Entropija – arba netvarka – sukuriama kaskart sutiksėjus laikrodžiui. Su nedideliu laikroduku dirbantys mokslininkai neseniai įrodė labai paprastą ryšį: kuo tiksliau laikrodis eina, tuo daugiau entropijos sukuria, rašo „Live Science“.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad judant laiku pirmyn, sistemos entropija turi didėti. „Laiko strėle“ vadinama entropija yra vienas iš nedaugelio fizikinių matų, nukreipiančių laiką eiti tam tikra linkme – iš praeities, kur entropijos buvo mažai, į ateitį, kur jos bus daug.
Ši netvarkos Visatoje didėjimo tendencija gali paaiškinti daugelį dalykų, pavyzdžiui, kodėl ingredientus lengviau sumaišyti, nei atskirti, arba kodėl ausinių laidai taip įmantriai susipainioja kelnių kišenėse. Dėl tos pačios priežasties entropija yra taip glaudžiai susijusi su mūsų laiko suvokimu.
Glaudus laiko ir entropijos ryšys žavi mokslininkus jau ne vieną dešimtmetį. Tokie įrenginiai kaip laikrodžiai taip pat kuria entropiją į aplinką išskiriamos šilumos pavidalu. Fizikai sugebėjo įrodyti, kad kuo tiksliau mažytis kvantinis laikrodis – atominio laikrodžio tipas, kuriame naudojami reguliariais intervalais šokinėjantys lazeriu aušinami atomai, – skaičiuoja laiką, tuo daugiau netvarkos jis sukuria. Tačiau iki šiol buvo labai sunku įrodyti, kad kuo tiksliau eina didesni, mechaniškai sudėtingesni laikrodžiai, tuo daugiau entropijos jie sukuria, nors teoriškai ši idėja skamba gerai.
Norėdami patikrinti šią hipotezę, mokslininkai sukonstravo supaprastintą laikrodį, sudarytą iš 50 nanometrų storio ir 1,5 milimetro ilgio membranos, ištemptos tarp dviejų mažų stulpelių ir vibruojančios, leidžiant elektros impulsus. Skaičiuodami kiekvieną membranos išsilenkimą aukštyn ir žemyn kaip vieną laikrodžio tiksnį, mokslininkai parodė, kad esant galingesniems elektros impulsams laikrodis tiksli reguliariau ir tiksliau, tačiau ir išskiria daugiau šilumos, taigi, kuria daugiau entropijos.
Pamatę ryšį tarp entropijos ir tikslumo už kvantinį laikrodį kur kas didesniame mechanizme, mokslininkai patikėjo, kad jų išvados gali būti universalios. Galbūt, jei laikrodžiai nekeltų entropijos, jie galėtų eiti atgal taip pat sėkmingai, kaip eina pirmyn, o kuo daugiau entropijos jie kuria, tuo geriau yra apsaugoti nuo stabčiojimų ir judėjimo atbuline eiga.
„Mes iki galo dar visko neišsiaiškinome, bet nustatėme, kad tiek mūsų laikrodyje, tiek kvantiniuose laikrodžiuose tarp tikslumo ir entropijos egzistuoja proporcingas ryšys, – sako Oksfordo universiteto fizikė ir tyrimo bendraautorė Natalia Ares. – Kitiems laikrodžiams šis santykis ne visada gali būti linijinis, tačiau atrodo, kad tikslumą riboja termodinamikos dėsniai.“
