Атомные оптические часы могут зафиксировать множество потоков времени
Согласно квантовой теории, время может течь не равномерно, а существовать в суперпозиции — одновременном множестве потоков времени, где оно движется с разной скоростью. Это явление, никогда ранее не наблюдавшееся, теоретически может быть обнаружено. Группа физиков из США предложила использовать сверхточные оптические часы для исследования квантовой природы времени.
Хотя теория относительности Эйнштейна показала, что время относительно и может замедляться или ускоряться в зависимости от движения и гравитации, эти эффекты являются релятивистскими и хорошо понятыми. Однако в квантовом режиме, где релятивистских описаний недостаточно, время до сих пор обычно рассматривается как классическое явление.
«Оказывается, существуют более глубокие аспекты времени, которые никто никогда не испытывал и которые никогда не измерялись», — сказал Игорь Пиковски из Технологического института Стивенса, руководитель научной группы.
Согласно квантовой теории, возможны ситуации, когда время не просто изменяется равномерно и с одинаковой скоростью. Вместо этого существует «множество моментов времени в суперпозиции», то есть оно одновременно идет с разной скоростью. На практике это означает, что одни часы будут регистрировать несколько разных моментов времени, а не только один. До сих пор этого никто не наблюдал, пишет Science Alert, но команда Пиковски показала, что современные ионные часы в состоянии это обнаружить.
«Одна из важных проблем современной физики — поиск квантовой теории гравитации. В такой теории, как мы ожидаем, многие классические концепции, такие как время и гравитация, будут описываться чем-то фундаментально квантовым. — пояснил ученый. — Так что мы понимаем, что время в том виде, в котором мы его описываем сегодня, не может являться окончательным вариантом — кое-чего не хватает, когда в уравнении появляется квантовая теория».
Авторы предлагают методы использования оптических часов, которые регистрируют такты колебания атомов, возбуждаемых лазерами. С их помощью можно было бы исследовать темпоральные квантовые явлений, включая суперпозицию (одновременное существование нескольких времен) и запутанность, где время и движение могут влиять на поведение друг друга. Интервалы, о которых идет речь, составляют десятки аттосекунд — настолько малые доли секунды, которые только оптические часы могут измерить с достаточной точностью.
Предложенные методы могли бы дать первое экспериментальное доказательство того, что само время может вести себя квантово-механически, предоставляя физикам новый способ исследования пересечения теории относительности и квантового мира.
Квантовая теория подразумевает совершенно иную фундаментальную структуру Вселенной. Если само время наследует эти квантовые особенности и может находиться в суперпозиции, когда никто не наблюдает, наука получит новое представление о скрытых механизмах работы природы и укажет на новые рубежи фундаментальной физики.
Недавно физик Флориан Нойкарт из Лейденского университета (Нидерланды) рассмотрел в эссе «проблему времени» и попытки ее решения. В результате он пришел к выводу, что время — производная от информации, а Вселенная — колоссальный архив данных, которые могут только накапливаться.
treffmans 6 часов 38 минут назад