Измерение времени аккуратно увеличивает энтропию во Вселенной

11.05.2021 0 Редакция Steelgrey

Новости науки. Точное отслеживание времени имеет свою цену. Максимальная точность часов напрямую связана с тем, сколько беспорядка или энтропии они создают каждый раз, когда тикают, сообщает newscientist.

Наталья Арес из Оксфордского университета и ее коллеги сделали это открытие, используя крошечные часы с управляемой точностью.

Часы состояли из мембраны из нитрида кремния толщиной 50 нанометров, вибрирующей под действием электрического тока.

Каждый раз, когда мембрана перемещалась вверх и вниз один раз, а затем возвращалась в исходное положение, исследователи считали такты, и регулярность промежутков между тактами отражала точность часов.

Они обнаружили, что по мере увеличения точности часов тепло, выделяемое в системе, увеличивалось, увеличивая энтропию окружающей среды за счет столкновения с соседними частицами. «Если часы более точны, значит, вы каким-то образом за это платите», – говорит Арес.

В этом случае вы платите, вливая в часы больше упорядоченной энергии, которая затем преобразуется в энтропию.

«Измеряя время, мы увеличиваем энтропию Вселенной», – говорит Арес. Чем больше энтропии во Вселенной, тем ближе она может быть к ее окончательной гибели.

«Может, нам стоит перестать измерять время». Однако масштаб дополнительной энтропии настолько мал, что не о чем беспокоиться, – говорит она.

Увеличение энтропии при хронометрии может быть связано со «стрелой времени», – говорит Маркус Хубер из Австрийской академии наук в Вене, который был частью исследовательской группы.

Было высказано предположение, что причина того, что время течет только вперед, а не в обратном направлении, заключается в том, что общее количество энтропии во Вселенной постоянно увеличивается, создавая беспорядок, который нельзя снова привести в порядок.

Обнаруженная исследователями взаимосвязь является пределом точности часов, поэтому это не означает, что часы, которые создают максимально возможную энтропию, будут максимально точными – следовательно, большие, неэффективные «дедушкины» часы не более точны, чем атомные часы.

«Это немного похоже на использование топлива в автомобиле – только то, что я использую больше топлива, не означает, что я еду быстрее или дальше», – говорит Хубер.

Когда исследователи сравнили свои результаты с теоретическими моделями, разработанными для часов, основанных на квантовых эффектах, они были удивлены, обнаружив, что связь между точностью и энтропией, похоже, одинакова для обоих.

«Я думаю, это намек на универсальность того, как законы термодинамики применимы к часам», – говорит Арес.

Однако мы еще не можем быть уверены, что эти результаты действительно универсальны, потому что существует много типов часов, для которых взаимосвязь между точностью и энтропией не проверялась.

«До сих пор неясно, как этот принцип проявляется в реальных устройствах, таких как атомные часы, которые выходят за крайние квантовые пределы точности», – говорит Марк Митчисон из Тринити-колледжа в Дублине в Ирландии.

По словам Арес, понимание этой взаимосвязи может быть полезно для разработки часов в будущем, особенно тех, которые используются в квантовых компьютерах и других устройствах, где важны как точность, так и температура.

Этот вывод также может помочь нам понять в более общем плане, чем квантовый мир и классический мир похожи и различны с точки зрения термодинамики и течения времени.

Материалы:

  • https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021029
  • https://www.newscientist.com/article/2277050-measuring-time-accurately-increases-the-entropy-in-the-universe/

Поделиться статьей:

Подписаться на новости:




В тему: