一个准确的时钟的价格是多少？ 一项新研究揭示了熵。
熵？ 还是紊乱？ 每次时钟滴答时都会创建。 现在，研究微型时钟的科学家已经证明了一个简单的关系：时钟运行得越精确，它产生的熵就越大。
研究合著者、牛津大学物理学家纳塔莉亚·阿雷斯 (Natalia Ares) 告诉《生活科学》杂志：“如果你想让你的时钟更准确，你就必须为此付出代价。” “每次我们测量时间，我们都在增加宇宙的熵。”
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随着时间的推移，我们热力学第二定律指出系统的熵必须增加。 熵被称为“时间之箭”，是物理学中为数不多的使时间朝特定方向前进的量之一？ 从熵低的过去到熵高的未来。
这种宇宙中无序增长的趋势解释了很多事情，例如为什么将成分混合在一起比将它们分开更容易，或者为什么耳机线在裤子口袋里如此复杂地纠缠在一起。 也正是通过这种不断增长的混乱，熵与我们的时间感如此紧密地结合在一起。
库尔特·冯内古特小说中的著名场景五号屠宰场通过倒转第二次世界大战，展示了熵如何使一个时间方向与另一个时间方向看起来不同：子弹从受伤的人身上被吸走； 火被缩小，聚集成炸弹，整齐地码放，分离成复合矿物； 倒转的时间之箭消除了战争的混乱和破坏。
几十年来，时间和熵之间的这种密切联系一直让科学家们着迷。 钟表等机器也会以热量的形式产生熵，散发到周围环境中。
物理学家已经能够证明微型量子钟？ 一种原子钟使用以高度规则的间隔跳跃的激光冷却原子？ 时间测量得越准确，就会产生越多的混乱。
但到目前为止，很难证明更大、机械更复杂的时钟越精确，产生的熵就越多，即使这个想法在理论上听起来不错。
阿瑞斯说：“时钟在某种程度上就像小型蒸汽机？你需要给它们做功来测量时间，”功是让时钟等机械设备运行所需的能量传递。
“为了获得正常的滴答声，滴答声，滴答声，你必须让机器运转。这意味着你需要投资于熵生产。”
为了测试这个想法，研究人员构建了一个简化的时钟，该时钟由 50 纳米厚、1.5 毫米长的薄膜组成，薄膜拉伸在两个小柱之间，并用电脉冲振动这些小柱。
通过将每次上下弯曲计算为一个滴答声，该团队表明，更强大的电信号使时钟滴答声更加规律和准确，但代价是增加更多的热量？ 因此熵更多？ 到系统。
看到熵和精度之间的这种关系在比量子钟大得多的设备中发挥作用，让研究人员相信他们的发现可能具有普遍性。
也许如果时钟不产生任何熵，它们向后运行的可能性和向前运行的可能性一样，而且它们产生的熵越多，它们就越能免受卡顿和向后波动的影响。
阿瑞斯说：“我们还不确定，但我们发现，对于我们的时钟和量子钟来说，精度和熵之间存在正比关系。” “对于其他时钟来说，它可能并不总是线性关系，但看起来精度确实受到以下定律的限制：”。
除了对未来设计时钟和其他设备有用之外，研究人员认为他们的发现为进一步探索大规模时钟和其他设备奠定了基础。热力学定律适用于微小的纳米级设备。
“我们现在对这些微型设备拥有如此多的控制权，并且能够以如此高的精度测量它们，以至于我们正在一个全新的尺度上重新发现热力学。” 阿瑞斯说道。 “这就像纳米尺度的工业革命。”
研究人员于 5 月 6 日在期刊上发表了他们的发现物理评论X。
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