دانشمندان کالج کینگز لندن با کشف معادلات ریاضی تازه نشان دادند که حتی پدیدههای تصادفی مانند ضربان قلب و موجهای دریا میتوانند بهعنوان ساعت برای اندازهگیری زمان عمل کنند.
به گزارش تکناک، این پژوهش نشان میدهد حتی پدیدههای آشوبناک و غیرقابل پیشبینی، مانند برخورد موجها به ساحل یا ضربان قلب، میتوانند برای سنجش گذر زمان به کار روند.این ایده تازه برخلاف باور سنتی است که ساعت باید بهطور منظم تیکتاک کند.
دکتر مارک میچیسون، استاد ارشد Proleptic در دپارتمان فیزیک King’s و نویسنده اصلی، گفت: «هدف ما یافتن حداقل عناصر لازم برای ساخت یک ساعت بود. برای نمونه، آیا حتی در یک جزیره متروکه میتوان زمان را دقیق اندازهگیری کرد؟»
او افزود: «ما معادلاتی یافتیم که نشان میدهد چگونه میتوان با شمردن رویدادهای تصادفی اطراف، مانند موجهایی که به ساحل برخورد میکنند یا ضربان قلب، یک ساعت ساخت.»
پژوهشگران در تلاشاند محدودیت اندازه ساعتها را در سامانههای کوانتومی، الکترونیکی و زیستی مشخص کنند.بسیاری از فرایندهای طبیعی در جهان فیزیکی و زیستی در قالب «پرشهای» تصادفی و نامنظم رخ میدهند.این مطالعه بر فرایندهای Markovian تمرکز دارد.فرایندهای Markovian دنبالهای از رویدادهای تصادفیاند که هر رویداد تنها تحت تأثیر رویداد بلافاصله پیش از خود قرار میگیرد.
نمونههایی از این فرایندها در طبیعت فراوان است؛ از نوسانهای غیرقابل پیشبینی بازار سهام تا ضربان نامنظم قلب.این پژوهش نشان میدهد که با تحلیل این «پرشهای» غیرقابل پیشبینی، میتوان گذر زمان را با دقت اندازهگیری کرد.
این معادلات فراتر از ساخت نوعی ساعت تازه عمل میکنند و بهعنوان ابزاری برای بررسی ماهیت بنیادی جهان نیز به کار میروند. این معادلات تازه محدودیتی سختگیرانه بر دقت ساعتی مبتنی بر فیزیک کلاسیک تعیین میکنند.
چرا این موضوع اهمیت دارد؟ زیرا اگر زمانسنجی یک سامانه دقیقتر از پیشبینی معادلات باشد، نشان میدهد عامل دیگری در کار است؛ چیزی فراتر از فیزیک کلاسیک.اینجاست که نقش اثرات کوانتومی آشکار میشود.احتمالاً به همین دلیل است که فناوریهای کوانتومی مانند ساعتهای اتمی میتوانند دقتی بالاتر از هر ساعت کلاسیک داشته باشند.
این یافتهها میتواند به درک ما از چگونگی اندازهگیری زمان در سامانههای زنده کمک کند.برای نمونه، پروتئین حرکتی kinesin را در نظر بگیرید.این پروتئین مانند یک «ماشین مولکولی» کوچک عمل میکند که انرژی گرمایی آشوبناک را به حرکتی منظم و ساعتگونه برای انتقال دیگر پروتئینها تبدیل میسازد.
زمانی که این ماشینهای مولکولی دچار اختلال شوند، میتواند به بیماریهای جدی مانند بیماری نورون حرکتی منجر شود.
میچیسون توضیح داد: «نگاه به ماشینهای مولکولی بهعنوان ‘ساعت’ به ما بینشی میدهد درباره اینکه چگونه برخی فرایندهای طبیعی بهطور خودجوش از آشوب، نظم ایجاد میکنند. این پدیده را در مقیاسهای گوناگون در جهان میبینیم؛ از موجودات زنده و اکوسیستمها گرفته تا دنیای میکروسکوپی.»
این کشف، راهی تازه برای نگریستن به جهان ارائه میدهد، اما همزمان برخی از بزرگترین پرسشهای علمی را نیز مطرح میکند؛
از جمله اینکه چرا زمان تنها به جلو حرکت میکند، چرا ما فقط خاطرات گذشته را داریم و آیا زمان به واحدهای گسسته و قابل اندازهگیری تقسیم میشود یا خیر.
