Екип от учени от King’s College London открива нов набор от математически уравнения, които могат да превърнат всяка поредица от случайни, непредсказуеми събития в часовник.
Това изследване предполага, че дори хаотични, непредсказуеми явления, като вълните на брега или биенето на сърцето, могат да се използват за измерване на изминалото време.
Тази нова идея противоречи на традиционното убеждение, че часовникът трябва да тиктака равномерно.
„Нашата цел беше да открием минималните съставки, необходими за създаването на часовник. Например, бихте ли могли да измервате времето с точност, дори ако сте блокирани на пустинен остров?“, казва д-р Марк Митчисън, старши лектор в катедрата по физика в King’s College London и водещ автор на изследването.
„Намерихме уравнения, които показват как да създадете „часовник“, като броите случайни събития около вас, като вълните, които се разбиват в брега, или сърдечните ви удари“, добавя той.
Предефиниране на часовника
Изследователите се опитват да определят границите на това колко малки могат да бъдат часовниците в квантовите, електронните и биологичните системи.
Много природни процеси във физическия и биологичния свят се развиват в поредица от случайни „скокове“, които се случват на нередовни интервали.
Проучването се фокусира върху Марковските процеси. Марковските процеси са последователности от случайни събития, при които всяко ново събитие се влияе само от непосредствено предходното.
Примери за такива процеси могат да бъдат намерени навсякъде в природата, от непредсказуемото покачване и падане на стойностите на фондовия пазар до нередовния ритъм на сърцето.
Проучването показва, че чрез анализиране на тези непредсказуеми „скокове“ те могат да измерват точно изминалото време.
Разкриване на биологични загадки
Уравненията не само създават нов вид часовник, но служат и като инструмент за изследване на фундаменталната природа на вселената.
Новите уравнения поставят строги ограничения върху точността на часовника, базиран на класическата физика.
Защо това е важно? Защото ако отчитането на времето от дадена система е по-точно от предсказаното от уравненията, това предполага, че има нещо друго в игра – нещо, което е извън рамките на класическата физика.
Тук нещата стават интересни. Това е признак за наличието на квантови ефекти. Вероятно това е причината квантовите технологии като атомните часовници да могат да постигнат по-голяма точност от всеки класически часовник.
Откритията могат да ни помогнат да разберем как живите системи измерват времето. Ако вземем за пример моторния протеин кинезин – той действа като миниатюрна „молекулярна машина“, която преобразува хаотичната топлинна енергия в редовно, подобно на часовник движение, за да транспортира други протеини.
Когато тези молекулярни машини не функционират правилно, това може да доведе до сериозни заболявания като моторно-невронно заболяване.
„Разглеждайки молекулярните машини като „часовници“, ние получаваме представа за това как някои природни процеси спонтанно създават ред от хаоса. Виждаме това да се случва в много различни мащаби в нашата вселена, от биологичните организми и екосистемите до микроскопичния свят“, обяснява Митчисън.
Това откритие дава нов поглед върху вселената, но също така повдига някои от най-големите въпроси в науката. Те включват: защо времето тече само напред, защо имаме само спомени от миналото и дали то съществува в отделни, измерими единици.
Резултатите са публикувани в списанието Physical Review X.
Източик: InterestingEngineering
