Квантовая механика и так головная боль: частицы существуют сразу в нескольких состояниях, волновые функции коллапсируют, если на них слишком пристально смотреть. Теперь международная группа физиков выяснила, что если принять всерьёз некоторые альтернативные объяснения, то само время становится слегка размытым.
При финансировании от Foundational Questions Institute (FQxI) исследователи под руководством Николы Бортолотти из Музея и исследовательского центра Энрико Ферми (CREF) в Риме изучили две ведущие модели квантового коллапса: модель Диози-Пенроуза и модель непрерывной спонтанной локализации. Их работа, опубликованная в Physical Review Research, показывает, что если эти модели верны, то время обладает врождённой неопределённостью — фундаментальным пределом точности любых часов.
«Мы отнеслись серьёзно к идее, что модели коллапса могут быть связаны с гравитацией, — сказал Бортолотти. — А затем задали очень конкретный вопрос: что это означает для самого времени?»
Команда, в которую также входили Каталина Курчану, Кристиан Пискиккья, Лайош Диози и Симоне Манти, установила количественную связь между моделью непрерывной спонтанной локализации и флуктуациями пространства-времени, вызванными гравитацией. Результат: крошечное дрожание ткани времени, слишком малое, чтобы повлиять даже на самые совершенные атомные часы.
«Неопределённость на много порядков ниже всего, что мы можем измерить, так что никаких практических последствий для повседневного хронометража нет», — сказала Курчану. «Наши результаты явно показывают, что современные технологии измерения времени совершенно не затронуты», — добавил Пискиккья.
Исследование опирается на десятилетия попыток примирить квантовую механику с общей теорией относительности, которые трактуют время принципиально по-разному. В квантовой механике время — внешний параметр; в теории относительности оно растягивается и искривляется. Новое исследование предполагает, что модели коллапса могут указывать на более глубокую связь между квантовым поведением, гравитацией и временем.
Курчану похвалила редкую поддержку таких фундаментальных исследований. «В мире не так много фондов, которые поддерживают исследования подобных фундаментальных вопросов о вселенной, пространстве, времени и материи», — сказала она. «Наша работа показывает, что даже радикальные идеи о квантовой механике можно проверять с помощью точных физических измерений, и, что утешительно, хронометраж остаётся одной из самых стабильных опор современной физики».
Работа частично поддержана программой FQxI «Сознание в физическом мире».