Что такое энтропия, или Почему чем точнее часы, тем больше от них беспорядка

«Если вам нужны часы получше, то за них придется заплатить», — говорит физик Наталья Арес из Оксфордского университета.

Время и энтропия — тесно взаимосвязанные понятия. Энтропия известна еще как «стрела времени», потому что она растет с течением времени, а Вселенная постоянно следует от более низкого уровня энтропии к более высокому. Это объясняет, почему процессы необратимы: сливки подмешать в кофе легко, но отделить их от кофе невероятно сложно.

Машины тоже увеличивают энтропию: выделяя тепло, которое, в свою очередь, увеличивает энтропию окружающей среды. Это означает, что даже привычные нам часы, и даже на батарейках, приводят к энтропии.
Ранее физики рассчитали, что у крошечных квантовых часов существует прямая зависимость количества испускаемой энтропии от точности их работы. Более крупные часы слишком сложны для подобных расчетов. Поэтому сложно было сказать, справедливо ли это в отношении других типов часов.

Чтобы проверить, сколько энтропии высвобождается при тикании упрощенных часов, Арес и ее коллеги сделали часы из тонкой мембраны толщиной в десятки нанометров и длиной 1,5 миллиметра, подвешенной на двух опорах. Электрический сигнал, посылаемый в часы, заставлял мембрану изгибаться туда-сюда, что повторялось через равные промежутки времени, а специальная антенна регистрировала движения. Чем мощнее был электрический сигнал, тем точнее тикали часы. По мере увеличения точности часов энтропия увеличивалась синхронно.

То есть взаимосвязь точности и энтропии справедлива и в отношении любых часов. Если бы часы не создавали энтропию, они, скорее всего, бежали бы вперед или отставали.

Таким образом, если точность часов действительно достигается за счет увеличения энтропии, то это может отражать тесную связь между течением времени и его измерением.