Фізики припускають, що час може існувати одразу в кількох станах — подібно до квантових частинок. Нове дослідження показує, що цю ідею вже найближчим часом можна перевірити експериментально за допомогою надточних атомних годинників
Фото: magnific.com
У класичній фізиці час здається чимось очевидним, однак у теорії відносності Альберта Ейнштейна він не є сталим — його плин залежить від швидкості руху та сили гравітації. Коли ж ці уявлення поєднують із квантовою механікою, виникає ще більш незвична картина: час може перебувати у суперпозиції, тобто текти з різною швидкістю одночасно.
Дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, пропонує спосіб перевірити це на практиці.
Квантові годинники та експеримент
Роботу очолив Ігор Піковський зі Стівенсівського технологічного інституту разом із командами Крістіана Заннера з Університету штату Колорадо та Дітріха Лейбфріда з Національного інституту стандартів і технологій США.
Вчені досліджували, як квантові ефекти впливають на плин часу та як атомні годинники можуть це зафіксувати. Якщо годинник підкоряється законам квантової механіки, його рух може існувати одразу в кількох станах — а отже й час, який він вимірює, також.
Це нагадує відомий експеримент зі «шредінгерівським котом», де об’єкт може бути одночасно у двох станах. У цьому випадку сам час може бути «молодшим» і «старшим» водночас.
«Час відіграє дуже різні ролі у квантовій теорії та теорії відносності, — зазначає Піковський. — Поєднання цих підходів дозволяє виявити квантові властивості плину часу, які неможливо описати класично».
Парадокс близнюків і новий рівень
Теорія відносності передбачає, що кожен годинник вимірює час по-різному залежно від руху. Наприклад, годинник, що рухається зі швидкістю 10 м/с протягом 57 млн років, відстане від нерухомого лише на одну секунду.
Це явище пояснюють через «парадокс близнюків», коли один із них старіє повільніше через швидкий рух. У квантовій версії цього парадоксу виникає питання: чи може один і той самий годинник одночасно мати кілька часових ліній.
Попередні теоретичні роботи вказували, що це можливо, але ефект був надто малим для вимірювання.
Читайте також: На Марсі знайдено органічні молекули, пов’язані з наявністю життя
Атомні годинники на межі можливого
У новому дослідженні вчені використали атомні годинники, які працюють із одиничними іонами, охолодженими майже до абсолютного нуля та керованими лазерами.
Сучасні технології дозволяють цим приладам фіксувати надзвичайно малі зміни часу — навіть ті, що спричинені мінімальними тепловими коливаннями.
«Навіть за температури, близької до абсолютного нуля, частота «тікання» годинника змінюється через квантові флуктуації», — пояснює співавтор дослідження Габріель Сорчі.
Крім того, дослідники запропонували використовувати так звані «стиснуті стани» квантового вакууму. У таких умовах один годинник може одночасно вимірювати різні швидкості плину часу та навіть заплутуватися зі своїм власним рухом.
Що це означає для науки
Команда вже працює над лабораторними експериментами, які дозволять перевірити ці ефекти. За словами вчених, сучасні квантові технології вже достатньо розвинені, щоб наблизитися до цього.
У ширшому контексті дослідження відкриває нові можливості для вивчення фундаментальних законів фізики — від природи часу до потенційного виявлення гравітонів.
Фізика, як зазначають автори, все ще приховує багато загадок, і саме квантові технології можуть стати ключем до їх розгадки.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Скільки в Україні мільйонерів: статистика НБУ
НБУ оштрафував «НоваПей» на майже 8 млн грн
Хто з фінкомпаній отримав штраф від НБУ та втратив ліцензію у березні 2026 — аналітика
За матеріалами scitechdaily.com.
Telegram 
Viber 