Исследовать структуру времени физикам помогает квантовая механика и… философия
Хотя в теории время можно делить на бесконечно малые интервалы, мельчайшим физически осмысленным интервалом времени считается планковское время, которое приблизительно равно 10 -43 секунды. Этот конечный предел означает, что два события не могут быть разделены временем, которое будет меньше этого промежутка. Но теперь, в новой работе физики пришли к выводу, что кратчайший физически осмысленный интервал времени может быть на самом деле на несколько порядков больше времени Планка. Кроме того, физики продемонстрировали, что существование такого минимального времени изменяет базовые уравнения квантовой механики, и поскольку квантовая механика описывает все физические системы на мельчайших масштабах, это также изменяет и описание всех квантово-механических систем.
Ученые Мир Файзаль из Университета Ватерлоо и Университета Летбридж в Канаде, Мохаммед Халиль из Александрийского университета в Египте и Саурия Дас из Университета Летбридж опубликовали статью под названием «Кристаллы времени из минимальной временной неопределенности» в европейском журнале Physical Journal C.
«Может так быть, что во Вселенной минимальный масштаб времени на самом деле гораздо больше времени Планка, и это можно проверить экспериментально», - рассказал Файзаль Phys.org.
Время Планка настолько короткое, что ни один эксперимент никогда не был достаточно близок, чтобы проверить его напрямую - самые точные испытания могут получить доступ к временному интервалу порядка 10 -17 секунды.
Тем не менее существует мощная теоретическая поддержка существования времени Планка в различных подходах к квантовой гравитации, вроде теории струн, петлевой квантовой гравитации и пертурбативной квантовой гравитации. Почти все эти подходы предполагают, что невозможно измерить длину меньше длины Планка, а в широком смысле и время короче времени Планка тоже, поскольку время Планка определяется как время, необходимое свету, чтобы преодолеть одну единицу длины Планка в вакууме.
Подпоясавшись последними теоретическими исследованиями, ученые заглянули в вопрос структуры времени - в частности, коснулись старого вопроса: дискретно время или же непрерывно?
«В своей работе мы предположили, что время дискретно в природе, и также предложили способы экспериментальной проверки этого предположения», говорит Файзаль.
Одна из возможных проверок включает измерения скорости спонтанной эмиссии атома водорода. Усовершенствованное квантово-механическое уравнение предсказывает несколько иной темп спонтанной эмиссии, чем предсказывало обычное уравнение, в пределах диапазона неопределенности. Предложенные эффекты могут также наблюдаться в скорости распада частиц и нестабильных ядер.
Основываясь на своем теоретическом анализе спонтанной эмиссии водорода, ученые оценивают, что минимальный интервал времени должен быть на несколько порядков крупнее времени Планка, но не больше определенного значения, установленного предыдущими экспериментами. Дальнейшие эксперименты могут понизить эту границу минимального времени или определить его точное значение.
Ученые также предполагают, что предложенные изменения в базовых уравнениях квантовой механики могли бы изменить само определение времени. Они объясняют, что структуру времени можно рассматривать как кристаллическую, состоящую из дискретных, регулярно повторяющихся сегментов.
На более философском уровне аргумент дискретного времени означает, что наше восприятие времени как чего-то постоянно текущего - всего лишь иллюзия.
«Физическая Вселенная, на самом деле, как картинка в фильме, когда серия неподвижных изображений создает иллюзию движущихся изображений, - говорит Файзаль. - Таким образом, если серьезно принять такую точку зрения, наше сознательное восприятие физической реальности, основанное на непрерывном движении, станет иллюзией, производимой дискретной математической структурой, лежащей в основе времени».
«Это предложение делает физическую реальность платонической по своей природе, - говорит он, указывая на аргумент Платона о том, что истинная реальность существует независимо от наших органов чувств. - Тем не менее, в отличие от других теорий платонического идеализма, наше предложение можно проверить экспериментально и отнести не только на счет философии».
