Атомните оптични часовници могат да улавят множество времеви потоци

Според квантовата теория времето може да не тече равномерно, а да съществува в суперпозиция – едновременен набор от времеви потоци, в които то се движи с различни скорости. Това явление, което никога досега не е било наблюдавано, теоретично може да бъде открито. Група физици от САЩ предложи да се използват свръхпрецизни оптични часовници за изследване на квантовата природа на времето.

Въпреки че теорията на относителността на Айнщайн показва, че времето е относително и може да се забавя или ускорява в зависимост от движението и гравитацията, тези ефекти са релативистични и добре разбрани. Въпреки това в квантовия режим, където релативистките описания са недостатъчни, времето все още обикновено се разглежда като класическо явление.

„Оказва се, че има по-дълбоки аспекти на времето, които никой никога не е изпитвал и които никога не са били измервани“, казва Игор Пиковски от Технологичния институт „Стивънс“, ръководител на изследователския екип.

Според квантовата теория може да има ситуации, в които времето не се променя просто равномерно и с еднаква скорост. Вместо това има „много моменти на времето в суперпозиция“, което означава, че то протича едновременно с различни скорости. На практика това означава, че един часовник ще регистрира няколко различни момента от времето, а не само един. Досега никой не е наблюдавал това, пише Science Alert, но екипът на Пиковски е показал, че съвременните йонни часовници са в състояние да го открият.

„Един от важните проблеми в съвременната физика е търсенето на квантова теория на гравитацията. В тази теория очакваме много класически понятия като време и гравитация да бъдат описани чрез нещо фундаментално квантово. – обняснява ученият. – Така осъзнаваме, че времето, както го описваме днес, може да не е окончателният вариант – нещо липсва, когато в уравнението влезе квантовата теория.“

Авторите предлагат методи за използване на оптични часовници, които записват циклите на трептене на атомите, възбудени от лазери. Те биха могли да се използват за изследване на времевите квантови явления, включително суперпозицията (едновременното съществуване на няколко времена) и заплитането, при което времето и движението могат да влияят взаимно на своите поведения. Въпросните интервали са десетки атосекунди – такива малки части от секундата, които само оптичните часовници могат да измерват с достатъчна точност.

Предложените методи биха могли да предоставят първото експериментално доказателство, че самото време може да се държи квантово-механично, което дава на физиците нов начин да изследват пресечната точка между теорията на относителността и квантовия свят.

Квантовата теория предполага съвсем различна фундаментална структура на Вселената. Ако самото време наследи тези квантови характеристики и може да се намира в суперпозиция, когато никой не го наблюдава, науката ще получи нови прозрения за скритото функциониране на природата и ще посочи нови граници на фундаменталната физика.