Mechanika kwantowa to już ból głowy – cząstki istniejące w wielu stanach naraz, funkcje falowe zapadające się, gdy za bardzo się im przyjrzysz. Teraz międzynarodowa grupa fizyków odkryła, że jeśli potraktować poważnie pewne alternatywne wyjaśnienia, sam czas staje się nieco rozmazany.

Dzięki finansowaniu z Foundational Questions Institute (FQxI) naukowcy pod kierownictwem Nicoli Bortolottiego z Muzeum i Centrum Badawczego Enrico Fermiego (CREF) w Rzymie przeanalizowali dwa wiodące modele kolapsu kwantowego: model Diósi-Penrose'a oraz Continuous Spontaneous Localization. Ich praca, opublikowana w Physical Review Research, pokazuje, że jeśli te modele są poprawne, czas miałby wbudowaną niepewność – fundamentalne ograniczenie precyzji, z jaką jakikolwiek zegar może go mierzyć.

„Zrobiliśmy to, co potraktowaliśmy poważnie pomysł, że modele kolapsu mogą być powiązane z grawitacją” – powiedział Bortolotti. „A potem zadaliśmy bardzo konkretne pytanie: Co to oznacza dla samego czasu?”

Zespół, w skład którego wchodzili także Catalina Curceanu, Kristian Piscicchia, Lajos Diósi i Simone Manti, ustalił ilościową zależność między modelem Continuous Spontaneous Localization a fluktuacjami czasoprzestrzeni wywołanymi grawitacją. Wynik: drobne drganie w tkance czasu, o wiele za małe, by wpłynąć nawet na najbardziej zaawansowane zegary atomowe.

„Niepewność jest o wiele rzędów wielkości poniżej wszystkiego, co możemy obecnie zmierzyć, więc nie ma praktycznych konsekwencji dla codziennego pomiaru czasu” – powiedziała Curceanu. „Nasze wyniki wyraźnie pokazują, że nowoczesne technologie pomiaru czasu są całkowicie niewrażliwe” – dodał Piscicchia.

Badania opierają się na dziesięcioleciach prób pogodzenia mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności, które traktują czas w fundamentalnie różny sposób. W mechanice kwantowej czas jest zewnętrznym parametrem; w teorii względności rozciąga się i zakrzywia. Nowe badanie sugeruje, że modele kolapsu mogą wskazywać na głębszy związek między zachowaniem kwantowym, grawitacją a czasem.

Curceanu pochwaliła rzadkie wsparcie dla takich podstawowych badań. „Niewiele jest na świecie fundacji, które wspierają badania nad tego typu fundamentalnymi pytaniami o wszechświat, przestrzeń, czas i materię” – powiedziała. „Nasza praca pokazuje, że nawet radykalne pomysły dotyczące mechaniki kwantowej można testować za pomocą precyzyjnych pomiarów fizycznych i że, co uspokajające, pomiar czasu pozostaje jednym z najbardziej stabilnych filarów współczesnej fizyki.”

Praca była częściowo wspierana przez program FQxI Consciousness in the Physical World.