Новости науки: 'Размытое время' квантового мира.

Мар 11, 2017 Леонид Гляделов

При измерении времени мы обычно предполагаем, что часы не влияют на пространство и время, и это время можно измерить с бесконечной точностью в соседних точках пространства.

Однако сочетание квантовой механики и общей теории относительности(ОТО) Эйнштейна физиками-теоретиками из Венского университета Австрийской академии наук продемонстрировало фундаментальное ограничение нашей способности измерять время.

Чем точнее данный сигнал, тем больше он «смазывает» поток времени, измеряемый соседними часами. Как следствие, время, показанное вторыми часами, больше не определено. Результаты опубликованы в "Трудах Национальной академии наук США" (PNAS).

В повседневной жизни мы привыкли к мысли, что свойства объекта могут быть известны с произвольной точностью. Однако в квантовой механике, одной из основных теорий современной физики, принцип неопределенности Гейзенберга утверждает фундаментальное ограничение точности, с которой могут быть известны пары физических свойств, таких как энергия и время часов.

Чем точнее часы, тем больше неопределенность в их энергии. Поэтому произвольно точные часы имели бы неограниченную неопределенность в своей энергии. Это становится важным при добавлении в картину ОТО Эйнштейна, другой ключевой теории в физике. ОТО предсказывает, что течение времени изменяется из-за наличия масс или источников энергии. Этот эффект, известный как «гравитационное замедление времени», заставляет время работать медленнее возле объекта большой энергии по сравнению с ситуацией, когда объект имеет меньшую энергию.

Объединив эти принципы с квантовой механикой и общей теорией относительности, исследовательская группа, возглавляемая Аславом Брукнером из Венского университета и Института квантовой оптики и квантовой информации, продемонстрировала новый эффект при взаимодействии двух фундаментальных теорий.

Согласно квантовой механике, если у нас очень точные часы, то их энергетическая неопределенность очень велика. Из-за общей теории относительности, чем больше неопределенность в отношении энергии, тем больше неопределенность в течении времени в окрестностях часов. Исследователи показали, что часы, расположенные рядом друг с другом, обязательно будут мешают друг другу, что в итоге приводит к «размытому» течению времени.

Это ограничение в нашей способности измерять время универсально в том смысле, что оно не зависит от конструкции механизма часов или материала, из которого они сделаны.