Можно ли измерять время без часов? Оказывается, да — и для этого подойдут даже случайные явления. Ученые из Королевского колледжа в Лондоне нашли математические уравнения, позволяющие превращать хаос в точные хронометры, сообщает Eurekalert.
Эйнштейн говорил, что время — это то, что измеряют часы. Мы привыкли к стрелкам, циферблатам и равномерному тиканью. Но природа устроена сложнее: течение времени можно вычислить даже там, где царит беспорядок — в ритме сердца, колебаниях цен на бирже или в шуме морских волн. Главное условие — каждое событие должно зависеть от предыдущего. Такой процесс физики называют марковским.
Анализируя эти скачки, ученые могут оценить, сколько времени прошло, и установить самую строгую на сегодняшний день математическую границу точности этих «часов». Если часы ведут себя не так, как предполагают уравнения, то это не классический марковский процесс, и в системе могут присутствовать квантовые эффекты. Аналогично, часы, основанные на квантовой физике, не ограничены этим пределом, что объясняет, почему квантовые технологии, такие как атомные часы, могут работать лучше любых классических часов.
Если взять биологический уровень, то внутри клетки моторный белок кинезин транспортирует другие белки по небольшим «микротрубочкам». Эти «молекулярные машины» преобразуют случайную тепловую энергию в повторяющееся, регулярное движение, подобное тиканью часов. Они также играют ключевую роль в биологической функции: нарушение работы кинезина приводит к заболеванию двигательных нейронов.
Если представить молекулярные машины как маленькие «часы», становится ясно, как природа из хаоса создает порядок. Этот принцип работает на разных масштабах — от работы клеток и экосистем до микроскопических процессов. Определяя предельную точность классических часов, мы одновременно лучше понимаем, чем квантовые часы отличаются от обычных.
Время скрывает множество загадок квантовой физики. Почему оно течет только вперед? Почему мы помним прошлое, но не будущее? Может ли время делиться на крошечные дискретные «отрезки», как энергия? Изучая, как устроены часы, ученые постепенно приближаются к ответам на эти вопросы о самой природе времени.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как возникла Вселенная.
