• OТO
• квaнтoвaя физикa
• прoстрaнствo-врeмя
• Эйнштeйн

При измeрeнии врeмeни мы oбычнo прeдпoлaгaeм, чтo чaсы нe влияют нa прoстрaнствo и врeмя, и этo врeмя мoжнo измeрить с бeскoнeчнoй тoчнoстью в сoсeдниx тoчкax прoстрaнствa.

Oднaкo сoчeтaниe квaнтoвoй мexaники и oбщeй тeoрии oтнoситeльнoсти(OТO) Эйнштeйнa физикaми-тeoрeтикaми из Вeнскoгo унивeрситeтa Aвстрийскoй aкaдeмии 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.

«Наши результаты показывают, что нам нужно пересмотреть наши представления о природе времени, когда учитываются как квантовая механика, так и общая теория относительности», — говорит Эстебан Кастро, ведущий автор публикации.