Reklama

Dokładniejsze zegary mogą doprowadzić do chaosu we wszechświecie

Druga zasada termodynamiki zakłada, że w układzie termodynamicznie zachodzi entropia, która nie maleje z czasem. Innymi słowy, wraz z upływem czasu entropia rośnie, dlatego w przeszłości była ona niska, a w przyszłości będzie coraz wyższa.

Taka tendencja wiążąca się z coraz większym chaosem we wszechświecie może wyjaśniać niektóre zjawiska, poczynając od mieszania substancji chemicznych, a kończąc na słuchawkach, które zdecydowanie łatwiej plączą się aniżeli rozplątują. Entropia jest ściśle powiązana z upływem czasu oraz tym, jak go odczuwamy. Nie powinno więc nikogo dziwić, że zajmują się nią naukowcy próbujący lepiej zrozumieć ten związek.

Czytaj też: Nie uwierzycie, jak dokładny jest ten zegar atomowy

Co ciekawe, zegary również wywołują entropię w postaci ciepła emitowanego do otoczenia. Fizycy udowodnili nawet, że niewielkich rozmiarów zegar kwantowy tworzy tym większy nieporządek, im dokładniej odmierza czas. Nie było jednak pewności co do tego, czy większe, bardziej zaawansowane zegary mogłyby wywoływać stosunkowo większą entropię, o ile będą dokładniej odmierzały czas.

Wygląda jednak na to, że astrofizycy są coraz bliżsi poznania odpowiedzi na to pytanie, o czym świadczy artykuł opublikowany na łamach Physical Review X. Natalia Ares z Uniwersytetu w Oksfordzie porównuje zegary do małych maszyn parowych, w których do ich napędzania potrzeba energii. Aby wskazówki tykały, potrzeba ruchu, a to z kolei warunkuje postępowanie entropii.

Naukowcy dowiedli, że dokładniejsze zegary warunkują wyższą entropię, czyli chaos

Autorzy badania stworzyli prosty zegar składający się z membrany o grubości 50-nanometrów i długości 1,5 milimetra, by następnie wprawić ją w drgania za pomocą impulsów energii elektrycznej. Uznając wygięcia górę i w dół za tykanie, naukowcy wykazali, że silniejsze sygnały elektryczne sprawiały, iż zegar tykał bardziej regularnie i dokładnie, choć emitował też więcej ciepła, a co za tym idzie – entropii.

Czytaj też: Czy wszechświat może być niczym samoucząca się maszyna?

Można wiec stwierdzić, że istnieje proporcjonalna zależność między dokładnością zegarów a entropią. Sugerowałoby to, iż dokładność jest ograniczona zasadami termodynamiki. Spostrzeżenia autorów badania mogą okazać się przydatne przy projektowaniu zegarów i innych urządzeń oraz wyjaśnianiu, jak wielkoskalowe prawa termodynamiki odnoszą się do miniaturowych nanomaszyn.