Команда физиков исследует структуру времени

В теории время можно разделить на бесконечно малые интервалы, но на деле за минимальный интервал, имеющий физический смысл, большинство учёных принимает планковское время, равное примерно 10-43 секундам. Эта абсолютно предельная величина означает, что события невозможно разделить между собой, если они произошли с разницей во времени меньшей этой величины.

В своей новой работе физики предположили, что самый короткий, имеющий физический смысл интервал времени на самом деле может оказаться на несколько порядков продолжительнее планковского времени. Кроме того, учёные показали, что само существование минимального интервала меняет базисные уравнения квантовой механики; а так как квантовая механика описывает все очень малые физические системы, то это изменит описание всех квантово-механических систем.

Исследователи — Мир Файзал из Университета Уотерлу и Университета Летбриджа в Канаде, Муха́ммед М. Халил из Александрийского университета в Египте и Саурья Дас из Университета Летбриджа — недавно опубликовали статью «Кристаллы времени, состоящие из неизвестного временно́го минимума» в Европейском физическом журнале секции «C».

«Вполне может быть, что в нашей вселенной минимальный отрезок времени на самом деле гораздо больше планковского времени, и его, вероятно, можно точно измерить в ходе эксперимента», — поделился Файзал в беседе с сайтом Phys.org.

Планковское время настолько мало, что ещё ни один эксперимент даже близко не позволил точно измерить этот период — самые точные измерения достигли чувствительности примерно в 10-17 секунд.

Как бы то ни было, возможность существования планковского времени поддерживают многие теории в области квантовой гравитации, например теория струн, петлевая квантовая гравитация и квантовая гравитация с позиций теории возмущений. Почти все эти теории подразумевают, что невозможно измерить расстояние меньше планковской длины, а это значит, что невозможно измерить интервал времени меньше планковского времени, так как планковское время — это время, необходимое свету для преодоления планковской длины в вакууме.

Некоторые теоретические изыскания, недавно проведённые в научном мире, подтолкнули физиков к размышлениям о структуре времени — в частности, к давно обсуждаемому вопросу — является время непрерывным или дискретным.

«В статье мы предположили, что время по своей природе дискретно, и описываем способ экспериментальной проверки этого утверждения», — поделился Файзал.

Один из возможных экспериментов включает измерение скорости спонтанного излучения атома водорода. Видоизменённое уравнение квантовой механики предсказывает скорость немного отличную от той, которую предсказывает немодифицированное уравнение (в пределах некоторого диапазона неопределённостей). Подобные расхождения можно обнаружить и при вычислении скорости распада частиц и нестабильных ядер.

Основываясь на результатах своих теоретических исследований спонтанного излучения водорода, учёные предполагают, что минимальный интервал времени может быть продолжительнее планковского времени на несколько порядков и при этом не превышает некоторую величину, определённую в ходе предыдущих экспериментов. В ходе будущих экспериментов можно сузить эти рамки или даже определить точное значение интервала.

Исследователи также считают, что предложенные модификации базовых уравнений квантовой механики приведут к изменению самого определения времени. Они объясняют, что структуру времени можно мысленно представить в виде структуры кристалла, который состоит из отдельных частиц с регулярным расположением.

С философской точки зрения, дискретная природа времени означает, что наше восприятие времени как непрерывно текущего явления — просто иллюзия.

«Физическая вселенная, на самом деле, представляет собой подобие фильма (или кинофильма), где последовательность неподвижных изображений, показанная на экране, создаёт иллюзию движущихся картинок, — объясняет Файзал. — Таким образом, если принять выше сказанное, получается, что видимый нашим сознанием физический мир с его непрерывными движениями — это иллюзия, за которой стоит дискретная, математически выстроенная структура».

«Это предположение наделяет физическую реальность платоновской природой», — продолжает он, намекая на утверждение Платона, что истинная реальность существует независимо от нашего восприятия. — Но в тоже время, в отличие от идеалистических теорий Платона, наше предположение можно экспериментально проверить, оно не предмет одних лишь философских рассуждений».