Fyzici objavili malú chybu v samotnom čase. Tikot vesmíru má v sebe nečakanú trhlinu

V bežnom živote vnímaš svet okolo seba ako stabilné miesto, kde sa každá vec nachádza v konkrétnom čase na presne určenom bode. V mikroskopickom svete kvantovej mechaniky však platia úplne iné pravidlá, kde častice existujú v niekoľkých stavoch naraz, kým ich niekto nezmeria.

Práve pri snahe vysvetliť prechod z kvantovej neurčitosti do našej reality narazil medzinárodný tím vedcov na prekvapivý jav. Ich najnovšie teoretické výpočty naznačujú, že samotný čas nie je dokonale plynulý, ale obsahuje v sebe nepatrnú, fundamentálnu neistotu.

Tento fascinujúci výskum publikovaný v prestížnom vedeckom časopise Physical Review Research prináša nový pohľad na fundamentálne zákony nášho vesmíru. Výskumníci tak nadväzujú na odvážne teórie, podobne ako keď vedci narazili na jav ako zo sci-fi, ktorý môže prekopať základy modernej vedy.

Záhada kolapsu vlnovej funkcie bez pozorovateľa

Štandardná kvantová mechanika tvrdí, že vlnová funkcia častice skolabuje do jedného konkrétneho výsledku v momente, keď prebehne meranie alebo pozorovanie. Takéto vysvetlenie však mnohým vedcom dlhodobo nestačí, pretože vyvoláva filozofickú otázku, čo vlastne definuje samotného pozorovateľa.

Od osemdesiatych rokov minulého storočia preto fyzici rozvíjajú takzvané modely spontánneho kolapsu. Tieto alternatívne teórie predpokladajú, že kvantové stavy nemusia čakať na prístroj v laboratóriu, ale kolabujú samovoľne na základe fyzikálnych procesov v prírode.

Na rozdiel od bežných interpretácií kvantovej mechaniky prinášajú modely kolapsu konkrétne fyzikálne predpovede. To znamená, že ich jedného dňa dokážeme overiť reálnymi experimentmi v laboratóriu.

Keď gravitácia diktuje pravidlá mikrosvetu

Tím vedený doktorandom Nicolom Bortolottim z rímskeho výskumného centra CREF a ústavu INFN-LNF podrobil detailnej analýze dva hlavné prístupy. Kľúčovú úlohu zohral najmä Diósiho-Penroseov model, ktorý vytvorili fyzici Lajos Diósi a nositeľ Nobelovej ceny Sir Roger Penrose.

Tento model stavia na myšlienke, že hlavným spúšťačom kolapsu kvantových stavov je samotná gravitácia. Keď sa hmotný objekt nachádza v superpozícii dvoch rôznych miest, vytvára v časopriestore dve nezlučiteľné gravitačné polia, čo vedie k rýchlemu rozpadu do jedného stavu.

Talianski a maďarskí fyzici zároveň skúmali model kontinuálnej spontánnej lokalizácie. Vôbec po prvý raz sa im podarilo vytvoriť presné kvantitatívne prepojenie medzi týmto modelom a nepatrnými gravitačnými fluktuáciami časopriestoru.

Prečo v sebe čas nesie vrodenú neistotu

Keď výskumníci prepojili gravitáciu s modelmi kolapsu, dospeli k nečakanému zisteniu o povahe samotného plynutia udalostí. Ak tieto modely zodpovedajú realite, čas v sebe obsahuje nepatrnú vrodenú nepresnosť, ktorú nemožno žiadnym spôsobom odstrániť.

Znamená to, že vo vesmíre existuje absolútny fundamentálny limit, za ktorý sa pri meraní času nikdy nedostaneme. Nejde o technický nedostatok našich prístrojov, ale o priamu vlastnosť samotného časopriestoru.

Táto odchýlka je však natoľko zanedbateľná, že bežné fungovanie sveta nijako neohrozuje. Žiadne digitálne ani mechanické hodinky kvôli nej nezačnú meškať.

Najpresnejšie atómové hodiny zostávajú v bezpečí

Výpočty ukázali, že predpovedaný efekt leží hlboko pod rozlišovacou schopnosťou akejkoľvek technológie, ktorú má ľudstvo k dispozícii. Moderné optické atómové hodiny, ktoré by sa neoneskorili ani o sekundu za miliardy rokov, túto neistotu nezachytia.

Ako potvrdila spoluautorka štúdie Catalina Curceanu, v praktickom meraní času sa vôbec nič nemení. Odchýlka je o mnoho rádov menšia než najcitlivejšie experimenty súčasnosti.

Pre bežnú navigáciu cez satelity GPS či telekomunikačné siete zostáva čas absolútne spoľahlivým pilierom. Dôležitosť tohto objavu leží v teoretickej rovine a v pochopení hlbších zákonov vesmíru.

Chýbajúci most ku kvantovej gravitácii

Najväčším rébusom súčasnej vedy zostáva zjednotenie kvantovej mechaniky so všeobecnou teóriou relativity Alberta Einsteina. Kvantová mechanika exceluje pri atómoch, zatiaľ čo relativita dokonale popisuje pohyb hviezd a ohýbanie časopriestoru obrovskými hmotnosťami.

Problém spočíva v tom, že obe teórie pristupujú k času radikálne odlišne. Zatiaľ čo v kvantovom svete je čas len pasívnym vonkajším parametrom, v relativite predstavuje dynamickú a pružnú štruktúru.

Práve modely spontánneho kolapsu môžu predstavovať most, ktorý tieto dva oddelené svety konečne prepojí. Ukazujú totiž spôsob, ako mikroskopické kvantové javy priamo komunikujú s gravitačným poľom celého vesmíru.

Čítajte viac z kategórie: Novinky