Experiment s minivesmírem. Kredit: University of Birmingham.

Některé fyzikální koncepty, jako třeba Wheelerova–DeWittova rovnice, která kombinuje kvantovou mechaniku s obecnou relativitou, aby se přiblížila k vytoužené kvantové gravitaci, naznačují, že na úplně bazální úrovni vesmír nemá žádný čas. Existuje jako jediný neměnný kvantový stav, v němž se částice současně chovají jako vlny. V tomto pojetí je vesmír jako celek bez hodin a plynutí času se objevuje jako výsledek vztahů mezi jednotlivými částmi systému.

Giovanni Barontini. Kredit: University of Birmingham.

Jak ale v takovém případě zkoumat čas? Experimentální fyzik Giovanni Barontini z University of Birmingham prokázal, že je možné tok času lze měřit i bez použití hodin. Vytvořil simulaci, v níž určitá forma času vzniká přímo uvnitř experimentu. Barontini použil oblak 24 000 ultrachladných atomů o teplotě pouhých několika miliardtin stupně nad absolutní nulou a vyrobil uzavřený kvantový systém, který napodobuje jednoduchý vesmír.

Částice tohoto vesmíru byly rozděleny dvojicí laserových paprsků s různými frekvencemi na dvě oblasti, pozorovanou (bright) a nepozorovanou (dark). „Pozorovaný“ sektor se opakovaně rozpínal a smršťoval, takže procházel procesem připomínajícím Velký třesk a Velký křach.

Logo. Kredit: University of Birmingham.

Experiment umožnil rekonstruovat sled událostí přímo zevnitř simulovaného minivesmíru, aniž by bylo nutné odkazovat na vnější laboratorní hodiny.

Výsledky potvrdily, že čas může vznikat ze změn, které se odehrávají uvnitř kvantového systému, namísto toho, aby nezávisle tikal mimo kvantový systém. Také se ukázalo, že čas lze odvodit z míry neuspořádanosti, entropie systému a z chování atomů. Když se rozložení částic v pozorovaném sektoru experimentu měnilo v důsledku pohybu atomů dovnitř sektoru nebo ven, systém se posouval „vpřed v čase.“ Pokud se rozložení částic neměnilo, čas se z pohledu systému prakticky zastavil.

Barontini tomu říká entropický čas. Plyne pouze jedním směrem a vytváří zřetelnou „šipku času“, správně řadí události i v systému, který se rozpíná a smršťuje jako malý cyklický vesmír a může se zrychlovat nebo zpomalovat podle toho, jak se v systému chová entropie.

Podle Barontiniho některé teorie o vesmíru, zejména kvantová gravitace, čas vlastně vůbec nezahrnují. Většina základních fyzikálních zákonů funguje stejně dobře směrem vpřed i vzad. Přesto v každodenním životě vnímáme jeho tok od minulosti k budoucnosti. Barontiniho systém se řídí standardními rovnicemi kvantové fyziky, a jak se zdá, umožňuje zkoumat otázky o povaze času v kontrolovaných laboratorních podmínkách. Mohla by z toho být pěkná hračka pro kosmology, kteří by si mohli testovat teorie o vzniku vesmíru v laboratoři.

Video: The Equation With No Time in It Should Terrify Physics

Literatura

Physorg 12. 6. 2026.

Physical Review Research 8: L022047.