Οι φυσικοί μόλις ανακάλυψαν μια μικροσκοπική ατέλεια στον ίδιο τον χρόνο

Η κβαντομηχανική είναι γνωστή για τις παράξενες και συχνά αντιφατικές ιδέες της.

Σε πολύ μικρές κλίμακες, τα σωματίδια δεν συμπεριφέρονται όπως τα αντικείμενα της καθημερινότητας. Αντίθετα, μπορούν να υπάρχουν σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα, μια έννοια γνωστή ως υπέρθεση.

Οι φυσικοί περιγράφουν αυτή τη συμπεριφορά χρησιμοποιώντας ένα μαθηματικό αντικείμενο που ονομάζεται κυματοσυνάρτηση. Ωστόσο, αυτή η εικόνα έρχεται σε αντίθεση με αυτό που παρατηρούμε στην καθημερινή ζωή, όπου τα αντικείμενα καταλαμβάνουν μία συγκεκριμένη θέση ή κατάσταση κάθε φορά. Για να επιλύσουν αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες συνήθως προτείνουν ότι όταν ένα κβαντικό σύστημα μετράται ή αλληλεπιδρά με έναν παρατηρητή, η κυματοσυνάρτησή του καταρρέει σε ένα μόνο αποτέλεσμα.

Τώρα, με την υποστήριξη του Foundational Questions Institute (FQxI), μια διεθνής ομάδα φυσικών εξέτασε πιο προσεκτικά εναλλακτικές εξηγήσεις γνωστές ως μοντέλα κβαντικής κατάρρευσης. Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι αυτές οι ιδέες θα μπορούσαν να έχουν εκπληκτικές συνέπειες για τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται ο ίδιος ο χρόνος, συμπεριλαμβανομένων μικροσκοπικών ορίων στο πόσο ακριβώς μπορεί να μετρηθεί.

Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Physical Review Research.

«Αυτό που κάναμε ήταν να λάβουμε σοβαρά υπόψη την ιδέα ότι τα μοντέλα κατάρρευσης μπορεί να συνδέονται με τη βαρύτητα», λέει ο Νικόλα Μπορτολότι, διδακτορικός φοιτητής στο Μουσείο και Ερευνητικό Κέντρο Enrico Fermi (CREF) στη Ρώμη της Ιταλίας, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Και στη συνέχεια θέσαμε ένα πολύ συγκεκριμένο ερώτημα: Τι συνεπάγεται αυτό για τον ίδιο τον χρόνο;»

Ο Μπορτολότι και οι συνεργάτες του εξέτασαν δύο κορυφαίες εκδοχές αυτών των μοντέλων. Η μία είναι το μοντέλο Diósi-Penrose, το οποίο εδώ και καιρό προτείνει μια σύνδεση μεταξύ της βαρύτητας και της κατάρρευσης της κυματοσυνάρτησης. Η άλλη είναι ο Συνεχής Αυθόρμητος Εντοπισμός.

Στη νέα τους εργασία, οι ερευνητές καθιέρωσαν μια ποσοτική σχέση μεταξύ αυτού του δεύτερου μοντέλου και των διακυμάνσεων στον χωροχρόνο που προκαλούνται από τη βαρύτητα.

Η ανάλυσή τους δείχνει ότι αν αυτά τα μοντέλα κατάρρευσης περιγράφουν με ακρίβεια την πραγματικότητα, τότε ο ίδιος ο χρόνος δεν μπορεί να είναι απόλυτα ακριβής.

Αντίθετα, θα περιείχε ένα εξαιρετικά μικρό επίπεδο εγγενούς αβεβαιότητας. Αυτό θα έθετε ένα θεμελιώδες όριο στο πόσο ακριβές θα μπορούσε ποτέ να είναι οποιοδήποτε ρολόι.

«Μόλις κάνεις τον υπολογισμό, η απάντηση είναι σαφής και εκπληκτικά καθησυχαστική», είπε ο Μπορτολότι.

Είναι σημαντικό ότι αυτό το φαινόμενο είναι πολύ μικρό για να επηρεάσει οποιαδήποτε τρέχουσα τεχνολογία. Ακόμη και τα πιο προηγμένα ατομικά ρολόγια δεν θα το ανιχνεύσουν.