Az idő furcsa dolog. Megszoktuk az órák számolását, de az Univerzumban nincs valamilyen fő óra és tárcsa, ami azt jelenti, hogy különböző módon tapasztalhatjuk meg az időt, attól függően, hogy hogyan mozogunk, vagy hogyan hat ránk a gravitáció. A fizikusok megpróbálták egyesíteni a fizika két nagy elméletét arra a következtetésre jutva, hogy nemcsak az idő nem általánosan következetes, hanem bármely méréshez használt óra elmosja az idő áramlását a körülöttük lévő térben.
Először is, ez nem azt jelenti, hogy a falióra segít gyorsabban öregedni. Órákról beszélünk nagy pontosságú kísérletekben, például atomórákról. A Bécsi Egyetem és az Osztrák Tudományos Akadémia fizikusainak egy csoportja következtetéseket von le a kvantummechanikából és az általános relativitáselméletből annak megállapítása érdekében, hogy az óra pontosságának növelése ugyanabban a térben növeli az idő torzulását is.
Álljunk meg egy pillanatra, és próbáljuk egyszerű szavakkal kifejezni, amit a fizikusok tudnak jelenleg.
A kvantummechanika rendkívül pontosan írja le az univerzumot a legkisebb skálán, ahol minden a szubatomi részecskék és a legrövidebb távolságban ható erők területére kerül. A kvantummechanika minden pontossága és hasznossága ellenére lehetővé teszi számunkra, hogy előrejelzéseket tegyünk, amelyek ellentmondanak mindennapi tapasztalatainknak.
Az egyik ilyen jóslat a Heisenberg-bizonytalansági elv, amely kimondja, hogy amikor egy paramétert nagy pontossággal ismer, a második paraméter mérése kevésbé pontos. Például minél jobban finomítja az objektum helyzetét időben és térben, annál kevésbé lehet biztos abban, hogy milyen lendületben van.
És nem arról van szó, hogy valaki okosabb vagy valakinek jobb felszereltsége lenne - az univerzum alapvetően így működik, ez alapvető. Az elektronok nem ütköznek protonokba a helyzet és a lendület "bizonytalanságának" egyensúlya miatt.
A nézés másik módja az, hogy ahhoz, hogy egy objektum helyzetét a legnagyobb pontossággal meghatározzuk, elképzelhetetlen mennyiségű energiával kell számolnunk. Ha hipotetikus óránkra alkalmazzuk, a másodperc frakcióra osztása az óránkban azt jelenti, hogy egyre kevesebbet tudunk az óra energiájáról. És itt jön be az általános relativitáselmélet - egy másik bevált elmélet a fizikában, csak inkább felhasználja az időt annak megmagyarázására, hogy a hatalmas tárgyak milyen távolságban hatnak egymásra.
Einstein munkájának köszönhetően megértjük, hogy a tömeg és az energia között ekvivalencia van, amelyet az E = mc2 képlet fejez ki. Az energia megegyezik a tömeg sebességének a fénysebesség négyzetének szorzatával. Azt is tudjuk, hogy az idő és a tér összefügg, és ez a tér-idő nem csak egy üres doboz - a tömeg, és ezért az energia hajlíthatja a tér-időt.
Promóciós videó:
Ezért látunk olyan érdekes hatásokat, mint a gravitációs lencse, amikor olyan hatalmas tárgyak, mint a csillagok és a fekete lyukak, tömegükkel görbítik a fény útját. És ez azt is jelenti, hogy a tömeg gravitációs idő dilatációhoz vezethet, amikor az idő egyre közelebb folyik, annál közelebb van a gravitáció forrásához.
Sajnos, bár ezeket az elméleteket jól alátámasztják a kísérletek, aligha jönnek ki jól. Ezért a fizikusok egy új elméletet próbálnak létrehozni, amely mindkét elmélethez illeszkedik és helyes lenne. Folytatjuk azonban annak feltárását, hogy ezek az elméletek miként írják le ugyanazokat a jelenségeket, mint az idő. Ahogy valójában ebben a cikkben.
A fizikusok feltételezték, hogy az idő nagy pontossággal történő mérése növekvő energiafelhasználást igényel, ami automatikusan csökkenti a mérések pontosságát bármely időkövető eszköz közvetlen közelében.
"Megállapításaink arra utalnak, hogy át kell gondolnunk az idő természetével kapcsolatos elképzeléseinket, amikor az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát egyaránt figyelembe vesszük" - mondja Esteban Castro kutató.
Milyen hatással van ez ránk napi szinten? Ahogy az elméleti fizika esetében gyakran előfordul, főleg egyik sem.
Míg a kvantummechanika technikailag a "nagy" dolgokra vonatkozik, ne aggódjon, ha a stopperórája a másodperc töredékét jelöli; fekete lyuk nem nyílik a csuklóján. A fenti következtetések mindegyike csak nagyon pontos kísérleteknél releváns, sokkal fejlettebb, mint a jelenleg fejlesztés alatt álló.
De minél jobban megértjük, hogy az órák és különösen az idő, legalábbis elméletben, annál jobban megértjük a körülöttünk lévő univerzumot. Egy nap talán megértjük az idő természetét. A tudósok munkáját a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publikálta.
KHEL ILYA