量子力学已经够让人头疼了,粒子同时存在于多个状态,波函数一盯着看就坍缩。现在,一个国际物理学家团队发现,如果你认真对待某些替代解释,时间本身会变得有点模糊。
在基础问题研究所(FQxI)的资助下,由罗马恩里科·费米博物馆和研究中心(CREF)的尼古拉·博尔托洛蒂领导的研究人员研究了两个主要的量子坍缩模型:迪奥西-彭罗斯模型和连续自发定域化。他们的研究发表在《物理评论研究》上,表明如果这些模型正确,时间将具有内在的不确定性——任何时钟测量时间的精度都存在基本限制。
“我们所做的是认真对待坍缩模型可能与引力相关的想法,”博尔托洛蒂说。“然后我们问了一个非常具体的问题:这对时间本身意味着什么?”
该团队还包括卡塔利娜·库尔恰努、克里斯蒂安·皮西基娅、拉约什·迪奥西和西蒙娜·曼蒂,他们建立了连续自发定域化模型与引力引起的时空波动之间的定量关系。结果:时间结构中出现微小的摆动,远小于最先进的原子钟所能感知的范围。
“这种不确定性比我们目前能测量的任何东西都低好几个数量级,因此对日常计时没有实际影响,”库尔恰努说。“我们的结果明确表明,现代计时技术完全不受影响,”皮西基娅补充道。
这项研究建立在数十年来试图调和量子力学与广义相对论的努力之上,两者对时间的处理方式根本不同。在量子力学中,时间是外部参数;在相对论中,时间会拉伸和弯曲。新研究表明,坍缩模型可能指向量子行为、引力和时间之间更深层的联系。
库尔恰努赞扬了对这类基础研究的罕见支持。“世界上没有多少基金会支持关于宇宙、空间、时间和物质这些基本问题的研究,”她说。“我们的工作表明,即使是对量子力学的激进想法,也可以通过精确的物理测量来检验,而且令人欣慰的是,计时仍然是现代物理学最稳定的支柱之一。”
这项工作部分得到了FQxI的“物理世界中的意识”项目的支持。