NAJNOVIJE istraživanje je pokazalo da precizno mjerenje vremena ima svoju neočekivanu cijenu. Naime, maksimalna točnost sata izravno je povezana s time koliko nereda ili entropije stvara pri svakom otkucaju.
Fizičarka Natalia Ares sa Sveučilišta Oxford i njezini kolege došli su do toga otkrića pomoću malenog sata čija se točnost može precizno kontrolirati. Sat se sastojao od membrane silicijevog nitrida debljine 50 nanometara, koja je vibrirala zbog električne struje. Svaki put kad se membrana pomaknula gore-dolje, a zatim se vratila u prvobitni položaj, stručnjaci su zabilježili jedan udarac, a pravilnost razmaka između tih udaraca predstavljala je točnost sata.
Otkrili su da veća preciznost sata povećava toplinu sustava, što pak podiže entropiju potiskujući obližnje čestice, piše New Scientist.
"Mjereći vrijeme, povećavamo entropiju svemira", rekla je Ares. Što više entropije postoji u svemiru, to smo bliže njegovoj eventualnoj propasti.
"Možda bismo trebali prestati mjeriti vrijeme", našalila se fizičarka i dodala da su razmjeri stvorene dodatne entropije toliko mali da nema razloga za brigu.
Što je entropija?
Entropija je termodinamička veličina koja opisuje stupanj nereda. Što to znači? Prema drugom zakonu termodinamike, toplina s vremenom prelazi s toplijeg tijela na hladnije i tim procesom se raspršuje, tako da u zatvorenim sustavima s vremenom dolazi do izjednačavanja temperature svih tijela.
Primjerice, ako u kantu s hladnom vodom stavimo zagrijani kamen, on će svoju toplinu širiti na vodu, a potom i na kantu. Proces prijenosa energije stat će kada se temperatura svih tijela izjednači, tako da u sustavu više neće biti energije koja bi se mogla iskoristiti za obavljanje nekog rada.
Sličnu tendenciju, kakvu ima energija, ima i materija. Ona ima sklonost da od uređenog stanja prelazi u kaotično, a ne obratno. Primjerice, ako u neku zatvorenu posudu punu zraka ubacimo neki plin, on neće ostati u uređenom oblaku u istom uglu u koji smo ga ubacili. Molekule zraka i plina međusobno će se sudarati tako da će se ubačeni plin raznijeti po posudi.
Povezano sa strelicom vremena
"Povećanje entropije u mjerenju vremena može biti povezano sa strelicom vremena", rekao je Marcus Huber iz Austrijske akademije znanosti u Beču. Navodi da vrijeme ide samo naprijed, a ne obrnuto, zato što se ukupna količina entropije u svemiru neprestano povećava, stvarajući poremećaj koji se više ne može dovesti u red.
Kada su znanstvenici usporedili svoje rezultate s teoretskim modelima razvijenim za satove koji se oslanjaju na kvantne efekte, iznenadili su se kada su otkrili da u oba slučaja vrijedi odnos između točnosti i entropije.
"Smatram da ovi rezultati ukazuju na univerzalnost primjenjivanja zakona termodinamike na satove", rekla je Ares.
No, još uvijek ne možemo biti sigurni da se radi o univerzalnom rezultatu, jer postoji mnogo vrsta satova za koje još nije utvrđen odnos između točnosti i entropije.
"Još uvijek nije poznato kako taj princip funkcionira u stvarnim uređajima, kao što su atomski satovi, koji pomiču krajnje kvantne granice točnosti", kazao je fizičar Mark Mitchison sa sveučilišta Trinity College Dublin u Irskoj.
Kako god da bilo, ovo otkriće moglo bi nam pomoći pri dizajniranju satova u budućnosti, ali i u shvaćanju toga na koji su način kvantni i klasični svijet slični, odnosno različiti u pogledu termodinamike i protoka vremena.
Istraživanje naziva Measuring the Thermodynamic Cost of Timekeeping objavljeno je u časopisu Physical Review X.