Kvantmekanik är redan en huvudvärk, med partiklar som existerar i flera tillstånd samtidigt och vågfunktioner som kollapsar när man tittar för hårt på dem. Nu har en internationell grupp fysiker funnit att om man tar vissa alternativa förklaringar på allvar, blir tiden själv lite suddig.

Med finansiering från Foundational Questions Institute (FQxI) undersökte forskare ledda av Nicola Bortolotti vid Enrico Fermi Museum and Research Centre (CREF) i Rom två ledande kvantkollapsmodeller: Diósi-Penrose-modellen och Continuous Spontaneous Localization. Deras arbete, publicerat i Physical Review Research, visar att om dessa modeller är korrekta, skulle tiden ha en inbyggd osäkerhet – en grundläggande gräns för hur exakt någon klocka kan mäta den.

"Vad vi gjorde var att ta på allvar idén att kollapsmodeller kan vara kopplade till gravitation," sade Bortolotti. "Och sedan ställde vi en mycket konkret fråga: Vad innebär detta för tiden själv?"

Teamet, som även inkluderade Catalina Curceanu, Kristian Piscicchia, Lajos Diósi och Simone Manti, etablerade ett kvantitativt samband mellan Continuous Spontaneous Localization-modellen och rumtidsfluktuationer orsakade av gravitation. Resultatet: en liten vobbel i tidens väv, alldeles för liten för att påverka ens de mest avancerade atomklockorna.

"Osäkerheten är många storleksordningar under vad vi för närvarande kan mäta, så den har inga praktiska konsekvenser för vardaglig tidmätning," sade Curceanu. "Våra resultat visar explicit att modern tidmätningsteknik är helt opåverkad," tillade Piscicchia.

Forskningen bygger på årtionden av försök att förena kvantmekanik med allmän relativitetsteori, som behandlar tid på fundamentalt olika sätt. Inom kvantmekaniken är tiden en extern parameter; inom relativiteten sträcker och böjer den sig. Den nya studien antyder att kollapsmodeller kan peka på en djupare koppling mellan kvantbeteende, gravitation och tid.

Curceanu berömde det sällsynta stödet för sådan grundforskning. "Det finns inte många stiftelser i världen som stödjer forskning om dessa typer av grundläggande frågor om universum, rum, tid och materia," sade hon. "Vårt arbete visar att även radikala idéer om kvantmekanik kan testas mot precisa fysikaliska mätningar, och att tidmätning, betryggande nog, förblir en av de mest stabila pelarna inom modern fysik."

Arbetet stöddes delvis genom FQxI:s program Consciousness in the Physical World.