Ученые утверждают, что цена повышенной точности очень высока, это повышенная энтропия, или хаос, передает Деловой Казахстан.
Pixabay
"Если вы хотите добиться повышенной точности от ваших часов, вам придется за это заплатить, - цитирует ВВС автора нового исследования, опубликованного в Physical Review, физика из Оксфорда Наталию Арес. - Ведь каждый раз, измеряя время, вы увеличиваете энтропию вселенной".
В самом деле, как гласит второй закон термодинамики, если объем и энергия системы постоянны, то любое изменение в системе увеличивает энтропию. Энтропия же определяет линейный ход времени из прошлого, где ее было меньше, в будущее, где она возрастает.
Такие механизмы, как часы, тоже производят энтропию в виде тепла, выделяющегося в пространство.
Ранее учеными уже было доказано, что крошечные квантовые часы, в которых охлажденные лазером атомы колеблются с чрезвычайно равными интервалами, создают тем больше энтропии, чем точнее они идут.
Однако доказать, что более сложные часы с увеличением точности хода также повышают энтропию, до сих пор не представлялось возможным.
"Часы отчасти похожи на маленькие паровые двигатели: к ним нужно применить усилие, чтобы они показывали время, - поясняет Арес, - но, чтобы заставить их тикать, нужно вложиться в производство энтропии".
Чтобы проверить эту теорию, исследователи создали упрощенные часы в виде мембраны толщиной в 50 нанометров, помещенной между двух планок, заставляющих мембрану вибрировать под воздействием электричества.
Приняв каждый изгиб мембраны вверх и вниз за один такт, ученые продемонстрировали, что чем сильнее электрический разряд, тем точнее и равномернее идут эти импровизированные часы, но при этом в системе выделяется больше тепла, то есть создается больше энтропии.
Возможно, если бы часы не производили энтропию, они могли бы с такой же легкостью идти назад, но та же энтропия защищает их от сбоев.
"Мы пока не можем утверждать это с точностью, но мы обнаружили, что и для обычных, и для квантовых часов существует зависимость между точностью и энтропией", - говорит Арес.
Помимо чисто практической стороны, позволяющей создавать все более точные приборы, открытие Арес и ее коллег открывает дорогу к применению крупномасштабных законов термодинамики к крошечным наноустройствам.
"Сегодня мы уже имеет такой контроль над этими устройствами и можем измерять их с такой точностью, что мы буквально заново открываем законы термодинамики, - говорит Арес, - это как новая промышленная революция в наномасштабе".
