Les horloges les plus précises créent le plus de désordre.

Mesurer le temps avec précision a un prix. La précision maximale d’une horloge est directement liée à la quantité de désordre, ou d’entropie, qu’elle crée à chaque fois qu’elle tourne.


Natalia Ares de l’Université d’Oxford et ses collègues ont fait cette découverte en utilisant une minuscule horloge avec une précision qui peut être contrôlée. L’horloge était constituée d’une membrane de nitrure de silicium de 50 nanomètres d’épaisseur, vibrée par un courant électrique. Chaque fois que la membrane se déplaçait de haut en bas une fois, puis revenait à sa position d’origine, les chercheurs comptaient une graduation, et la régularité de l’espacement entre les graduations représentait la précision de l’horloge.

Ils ont constaté qu’en augmentant la précision de l’horloge, la chaleur produite dans le système a augmenté, augmentant l’entropie de son environnement en bousculant les particules voisines.


«Si une horloge est plus précise, vous la payez d’une manière ou d’une autre», déclare Ares.

Dans ce cas, vous le payez en versant plus d’énergie ordonnée dans l’horloge, qui est ensuite convertie en entropie.

«En mesurant le temps, nous augmentons l’entropie de l’univers», explique Ares. Plus il y a d’entropie dans l’univers, plus il se rapproche de sa disparition éventuelle.

« Peut-être que nous devrions arrêter de mesurer le temps. » L’ampleur de l’entropie supplémentaire est si petite, cependant, qu’il n’y a pas lieu de s’inquiéter, dit-elle.

L’augmentation de l’entropie dans le chronométrage peut être liée à la « flèche du temps« , déclare Marcus Huber de l’Académie autrichienne des sciences de Vienne,Il a été suggéré que la raison pour laquelle le temps ne s’écoule que vers l’avant, et non l’inverse, est que la quantité totale d’entropie dans l’univers augmente constamment, créant un désordre qui ne peut pas être remis en ordre.

La relation que les chercheurs ont trouvée est une limite à la précision d’une horloge, cela ne signifie donc pas qu’une horloge qui crée la plus grande entropie possible serait d’une précision maximale – par conséquent, une horloge grand-père grande et inefficace n’est pas plus précise qu’une horloge atomique. l’horloge.

«C’est un peu comme la consommation de carburant dans une voiture – ce n’est pas parce que j’utilise plus de carburant que je vais plus vite ou plus loin», déclare Huber.

Quand les chercheurs ont comparé leurs résultats avec des modèles théoriques développés pour des horloges reposant sur des effets quantiques, ils ont été surpris de constater que la relation entre l’exactitude et l’entropie semblait être la même pour les deux.


«Je pense que cela fait allusion à cette universalité de la façon dont les lois de la thermodynamique s’appliquent aux horloges», déclare Ares.

Nous ne pouvons pas encore être sûrs que ces résultats soient réellement universels, car il existe de nombreux types d’horloges pour lesquelles la relation entre précision et entropie n’a pas été testée.

«On ne sait toujours pas comment ce principe se joue dans de vrais appareils tels que les horloges atomiques, qui repoussent les limites quantiques ultimes de la précision », déclare Mark Mitchison au Trinity College de Dublin en Irlande.

Comprendre cette relation pourrait être utile pour concevoir des horloges à l’avenir, en particulier celles utilisées dans les ordinateurs quantiqueset d’autres appareils où la précision et la température sont cruciales, dit Ares.

Cette découverte pourrait également nous aider à comprendre plus généralement comment le monde quantique et le monde classique sont similaires et différents en termes de thermodynamique et de passage du temps.


Leah Crane
New Scientist


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