Čas má svoju cenu. Čím ho presnejšie meriame, zvyšujeme tým roztrieštenosť vesmíru

Tikanie hodín zväčšuje entropiu vesmíru. V novej štúdii publikovanej v žurnále Physical Reviev X vedci zistili, že čím presnejší je tikot hodín, respektíve čím sú hodiny presnejšie, tým viac sa zväčšuje entropia vesmíru. Na tému upozornil portál LiveScience.

Vzájomný vzťah entropie a času

Ako píše portál IFLScience, čas a entropia majú vo fyzike veľmi špecifický a dôverný vzťah. Celková entropia izolovaného systému, napr. vesmíru, sa vždy zvyšuje, a to vždy priamo v smere šípky času. Pod pojmom entropia rozumieme fyzikálnu veličinu, ktorá meria, alebo označuje neusporiadanosť, náhodnosť určitého systému.

Pixabay

Podľa druhého zákona termondynamiky entropia izolovanej sústavy s časom vždy rastie. Hoci smer šípky času je v bežnom živote úplne samozrejmý a nespochybniteľný, vzorce klasickej mechaniky nič také nezahŕňajú, takže pohyb telies alebo častíc by teoreticky mohol fungovať rovnako aj v opačnom smere, a to navyše podľa rovnakých zákonov.

Môžeme teda povedať, že vesmír sa postupom času pohybuje od nižšej entropii k smerom vyššej. Táto tendencia entropie postupne narastať vysvetľuje mnoho vecí, vrátane toho, prečo niektoré procesy je ľahšie zmiešať ako rozdeliť.  Jednoduchým príkladom môže byť, že je ľahšie naliať mlieko do kávy a zamiešať ich spolu, ako ich potom spätne oddeliť, upozorňuje portál ScienceNews.

NEPREHLIADNI
Svet má nové najpresnejšie atómové hodiny. Zodpovedajú niektoré z najväčších záhad vesmíru

Všetko má svoju cenu

K zvyšovaniu entropie prispievajú tiež rôzne stroje a zariadenia vyžarovaním tepla. Keďže aj hodiny pri svojom tikaní vydávajú určité teplo, prispievajú k veľkosti entropie. Hoci presné pochopenie prepojenia času a entropie nám stále akosi uniká, nová štúdia naznačuje, že čím presnejšie sú hodiny „nastavené“, tým viac entropie produkujú.

Samozrejme, fyzici už aj predtým dokázali, že kvantové hodiny, ktoré na svoju činnosť využívajú laserom chladené atómy, vytvárajú tým viac porúch, čím presnejšie merajú čas.

Pixabay

To však platilo iba pre malé kvantové hodiny, pretože väčšie a mechanicky komplexnejšie hodiny boli jednoducho na takéto výpočty príliš komplikované – nebolo jasné, či toto pravidlo platí iba pre kvantové hodiny, alebo aj pre iné typy hodín, píše portál InterestingEngineering.

Fyzici v rámci svojho výskumu zostrojili „jednoduché“ hodiny zložené z 50 nanometrov hrubej a 1,5 milimetra dlhej membrány natiahnutej medzi dvoma miniatúrnymi stĺpikmi. Vibrovanie membrány spôsobené elektrickým impulzom v tomto prípade predstavovalo tikot hodín.

NEPREHLIADNI
Na mieste prvého výbuchu jadrovej bomby objavili unikátny typ kryštálu. Doteraz si všetci mysleli, že nemôže existovať

Ukázalo sa, že čím silnejšie boli elektrické signály, tým presnejšie a pravidelnejšie tieto hodiny „tikali“, to však za cenu zvyšovania teploty, teda pridávania väčšieho množstva entropie do systému. Výsledky štúdie tiež naznačujú, že zvyšovaním presnosti hodín sa zväčšuje entropia, čím sa tento vzťah môže rozšíriť z kvantových hodín aj na iné a mechanicky komplexnejšie formy hodín.

„Zatiaľ to nie je isté, ale podľa našich zistení existuje proporčný vzťah medzi presnosťou a entropiou. Tento vzťah nemusí byť taký lineárny pri iných typoch hodín, avšak zatiaľ to vyzerá tak, že presnosť je previazaná so zákonmi termodynamiky,“ uvádza spoluautorka štúdie Natalia Ares pre portál LiveScience.

Vo výsledkoch autori štúdie zdôrazňujú, že hodiny, ktoré vytvárajú viac entropie, nemusia byť automaticky presnejšie. Výskum môže v budúcnosti pomôcť nie len s návrhom hodín, ale i s určením toho, ako presne sa zákony termodynamiky vzťahujú na nanozariadenia.

Čítajte viac z kategórie: Novinky