Час не зовсім такий, як ми собі уявляємо: що з'ясували фізики

Квантова механіка сповнена дивних протиріч. Наприклад, вона описує мікроскопічний світ, у якому частинки існують у суперпозиції, коли перебувають одночасно в кількох місцях і станах. Це визначається тим, що фізики називають хвильовою функцією. Але це суперечить тому, що ми бачимо у світі класичної фізики, де об'єкти не можуть перебувати одночасно в різних місцях. Як правило, фізики вирішують цей конфлікт, стверджуючи, що, коли відбувається вимірювання квантової системи або спостереження за нею, то хвильова функція системи колапсує в один певний стан. Тепер же фізики показали, що сімейство рішень цього конфлікту, так звані моделі квантового колапсу, має далекосяжні наслідки для природи часу і точного вимірювання часу. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Research, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Автори дослідження кажуть, що вони серйозно поставилися до ідеї про те, що моделі квантового колапсу можуть бути пов'язані з гравітацією. Потім вони вирішили з'ясувати, як це може впливати на час.

Квантовий колапс

У 80-х роках минулого століття фізики почали досліджувати квантові моделі, в яких колапс хвильової функції відбувається спонтанно, незалежно від того, чи проводяться вимірювання квантової системи, чи спостереження за нею.

На відміну від того, що зазвичай називають інтерпретаціями квантової механіки, ці моделі квантового колапсу роблять конкретні передбачення, які, в принципі, можна перевірити. Фізики розглянули дві різні моделі квантового колапсу.

Одна з моделей, звана моделлю Діоші-Пенроуза, довгий час припускала зв'язок гравітації з колапсом хвильової функції. Але вперше фізики також встановили кількісний зв'язок між другою моделлю, відомою як безперервна спонтанна локалізація, і гравітаційними коливаннями простору-часу.

Вчені кажуть, що, якщо моделі квантового колапсу вірні, то сам час має мати крихітну внутрішню невизначеність, що передбачає фундаментальне, але надзвичайно мале обмеження точності годинника.

Не варто турбуватися про те, що ця невизначеність вплине на ваш наручний годинник або навіть на найточніший атомний годинник. Невизначеність на багато порядків нижча за все, що ми можемо виміряти нині, тому вона не має практичних наслідків для повсякденного вимірювання часу, кажуть учені.

Квантова гравітація

Фізики давно шукають єдину теорію, яка могла б об'єднати квантову механіку та гравітацію, що описується загальною теорією відносності Ейнштейна. Однак ці дві теорії мають кардинально різні принципи та підходи до часу.

У квантовій механіці час розглядають як зовнішній, класичний параметр, на який не впливає досліджувана квантова система. У загальній теорії відносності час і простір змінюються і викривляються під впливом об'єктів, що мають масу.

Ґрунтуючись на роботах, які припускають, що квантова механіка може бути лише частиною більшої і фундаментальної теорії фізики, нове дослідження натякає на приховані зв'язки між квантовою механікою, гравітацією і часом.

Як уже писав Фокус, вчені виявили новий квантовий стан речовини.

Також Фокус писав про те, що вчені нарешті з'ясували, як насправді виникають сонячні спалахи.