Η ακριβής διατήρηση του χρόνου συνοδεύεται από μια τιμή. Η μέγιστη ακρίβεια ενός ρολογιού σχετίζεται άμεσα με το πόσο διαταραχή, ή εντροπία, δημιουργείται κάθε φορά που χτυπάει.
Η Natalia Ares στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και οι συνεργάτες της πραγματοποίησαν αυτήν την ανακάλυψη χρησιμοποιώντας ένα μικρό ρολόι με ακρίβεια που μπορεί να ελεγχθεί.
Το ρολόι αποτελείται από μεμβράνη πυριτίου νιτριδίου πάχους 50 νανομέτρων, που δονείται από ηλεκτρικό ρεύμα. Κάθε φορά που η μεμβράνη κινήθηκε πάνω και κάτω μία φορά και στη συνέχεια επέστρεφε στην αρχική της θέση, οι ερευνητές μέτρησαν ένα κρότωμα και η κανονικότητα της απόστασης μεταξύ των κροτώνων αντιπροσώπευε την ακρίβεια του ρολογιού.
Βρήκαν ότι καθώς αύξησαν την ακρίβεια του ρολογιού, η θερμότητα που παράγεται στο σύστημα αυξήθηκε, αυξάνοντας την εντροπία του περιβάλλοντός της, φλερτάροντας κοντινά σωματίδια. "Εάν ένα ρολόι είναι πιο ακριβές, το πληρώνετε με κάποιο τρόπο", λέει ο Ares.
Σε αυτήν την περίπτωση, το πληρώνετε ρίχνοντας περισσότερη παραγγελθείσα ενέργεια στο ρολόι, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε εντροπία. «Μετρώντας το χρόνο, αυξάνουμε την εντροπία του σύμπαντος».
Όσο περισσότερη εντροπία υπάρχει στο σύμπαν, τόσο πιο κοντά μπορεί να είναι η τελική του πτώση. "Ίσως πρέπει να σταματήσουμε τη μέτρηση του χρόνου." Η κλίμακα της πρόσθετης εντροπίας είναι τόσο μικρή, που δεν χρειάζεται να ανησυχείτε, λέει.
Η αύξηση της εντροπίας στη χρονομέτρηση μπορεί να σχετίζεται με το «βέλος του χρόνου», λέει ο Marcus Huber στην Αυστριακή Ακαδημία Επιστημών της Βιέννης.
Έχει προταθεί ότι ο λόγος που ο χρόνος ρέει μόνο προς τα εμπρός, όχι αντίστροφα, είναι ότι η συνολική ποσότητα εντροπίας στο σύμπαν αυξάνεται συνεχώς, δημιουργώντας διαταραχές που δεν μπορούν να διαταχθούν ξανά.
Η σχέση που βρήκαν οι ερευνητές είναι ένα όριο στην ακρίβεια ενός ρολογιού, οπότε δεν σημαίνει ότι ένα ρολόι που δημιουργεί την πιο πιθανή εντροπία θα ήταν μέγιστη ακρίβεια - εξ ου και ένα μεγάλο, αναποτελεσματικό ρολόι παππού που δεν είναι πιο ακριβές από ένα ατομικό ρολόι.
«Είναι κάπως σαν χρήση καυσίμων σε ένα αυτοκίνητο - επειδή μόνο χρησιμοποιώ περισσότερα καύσιμα δεν σημαίνει ότι πηγαίνω πιο γρήγορα ή πιο μακριά», λέει ο Huber.
Όταν οι ερευνητές συνέκριναν τα αποτελέσματά τους με θεωρητικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν για ρολόγια που βασίζονται σε κβαντικά αποτελέσματα, εξέπληξαν όταν διαπίστωσαν ότι η σχέση μεταξύ ακρίβειας και εντροπίας φαινόταν να είναι η ίδια και για τα δύο. "Νομίζω ότι υπαινίσσεται αυτή την καθολικότητα του πώς εφαρμόζονται οι νόμοι της θερμοδυναμικής στα ρολόγια", λέει ο Ares.
Ωστόσο, δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι αυτά τα αποτελέσματα είναι πραγματικά καθολικά, επειδή υπάρχουν πολλοί τύποι ρολογιών για τους οποίους η σχέση μεταξύ ακρίβειας και εντροπίας δεν έχει δοκιμαστεί. "Δεν είναι ακόμη σαφές πώς αυτή η αρχή παίζει σε πραγματικές συσκευές όπως τα ατομικά ρολόγια, τα οποία ωθούν τα απόλυτα κβαντικά όρια ακρίβειας ", λέει ο Mark Mitchison στο Trinity College Dublin στην Ιρλανδία.
Η κατανόηση αυτής της σχέσης θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για το σχεδιασμό ρολογιών στο μέλλον, ιδίως εκείνων που χρησιμοποιούνται σε κβαντικούς υπολογιστέςκαι άλλες συσκευές όπου τόσο η ακρίβεια όσο και η θερμοκρασία είναι ζωτικής σημασίας, λέει ο Ares.
Αυτό το εύρημα θα μπορούσε επίσης να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε γενικότερα πώς ο κβαντικός κόσμος και ο κλασικός κόσμος είναι παρόμοιοι και διαφορετικοί όσον αφορά τη θερμοδυναμική και το πέρασμα του χρόνου.
Αναφορά περιοδικού: Physical Review X, DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.021029