Čas je čudna stvar. Navajeni smo šteti ure, a Vesolje nima neke vrste glavnih sprehajalcev in številčnic, kar pomeni, da lahko čas doživljamo na različne načine, odvisno od tega, kako se premikamo ali kako gravitacija vpliva na nas. Fiziki so poskušali združiti dve veliki teoriji fizike, da bi ugotovili, da čas ni le univerzalno skladen, ampak vse ure, s katerimi ga merimo, zameglijo pretok časa v prostoru okoli njih.
Prvič, to ne pomeni, da vam bo stenska ura pomagala hitreje se starati. Govorimo o urah v eksperimentih z visoko natančnostjo, kot so atomske ure. Skupina fizikov z dunajske univerze in Avstrijske akademije znanosti je na podlagi kvantne mehanike in splošne relativnosti sklepala, da povečanje natančnosti ure v istem prostoru povečuje tudi časovno popačenje.
Ustavimo se za trenutek in poskusimo s preprostimi besedami izraziti tisto, kar fiziki trenutno vedo.
Kvantna mehanika izjemno natančno opisuje vesolje v najmanjšem merilu, kjer gre vse v področje subatomskih delcev in sil, ki delujejo na najkrajših razdaljah. Kvantna mehanika nam ob vsej svoji natančnosti in uporabnosti omogoča napovedi, ki nasprotujejo naši vsakdanji izkušnji.
Ena takih napovedi je Heisenbergovo načelo negotovosti, ki pravi, da ko poznate en parameter z visoko natančnostjo, postane merjenje drugega parametra manj natančno. Na primer, bolj ko natančno določite položaj predmeta v času in prostoru, manj ste lahko prepričani v njegov zagon.
Pa ne gre za to, da je nekdo pametnejši ali da ima nekdo boljšo opremo - Vesolje v bistvu deluje tako, to je bistveno. Elektroni se ne zaletavajo v protone zaradi ravnovesja "negotovosti" položaja in zagona.
Drug način gledanja je, da moramo za določanje položaja predmeta z največjo natančnostjo računati z nepredstavljivo količino energije. Če jo uporabimo za hipotetično uro, delitev sekunde na delce v naši uri pomeni, da o energiji ure vemo vedno manj. In tu nastopi splošna relativnost - še ena dokazana teorija v fiziki, le da čas bolj razlaga, kako masivni predmeti vplivajo drug na drugega na daljavo.
Zahvaljujoč Einsteinovemu delu razumemo, da obstaja enakovrednost med maso in energijo, izraženo s formulo E = mc2. Energija je enaka masi, pomnoženi s kvadratom svetlobne hitrosti. Vemo tudi, da sta čas in prostor povezana in ta prostor-čas ni le prazna škatla - masa in zato energija lahko upogne prostor-čas.
Promocijski video:
Zato vidimo zanimive učinke, kot je gravitacijsko lečenje, ko masivni predmeti, kot so zvezde in črne luknje, s svojo maso ukrivijo pot svetlobe. Pomeni tudi, da lahko masa privede do gravitacijskega dilatacije časa, ko čas teče bližje, bližje izvoru gravitacije.
Na žalost, čeprav te teorije eksperimenti dobro podpirajo, se le stežka dobro razumejo. Zato poskušajo fiziki ustvariti novo teorijo, ki bi ustrezala obema teorijama in bi bila pravilna. Vendar še naprej raziskujemo, kako te teorije opisujejo iste pojave kot čas. Kot pravzaprav v tem članku.
Fiziki so domnevali, da dejanje merjenja časa z visoko natančnostjo zahteva naraščajočo porabo energije, kar samodejno zmanjša natančnost meritev v neposredni bližini katere koli naprave za sledenje času.
"Naše ugotovitve kažejo, da moramo premisliti o svojih predstavah o naravi časa, če upoštevamo tako splošno relativnost kot kvantno mehaniko," pravi raziskovalec Esteban Castro.
Kakšen vpliv ima to na nas vsak dan? Kot je pogosto pri teoretični fiziki, še posebej nobeni.
Čeprav se kvantna mehanika tehnično nanaša na "velike" stvari, ne skrbite, če vaša štoparica odtehta delček sekunde; na zapestju se vam ne bo odprla črna luknja. Vsi zgornji zaključki bodo pomembni le za ure v zelo natančnih poskusih, veliko naprednejših od tistih, ki se trenutno razvijajo.
Toda boljše kot razumemo, kako ure in čas, vsaj teoretično, bolje razumemo vesolje okoli sebe. Mogoče bomo nekega dne razumeli naravo časa samega. Delo znanstvenikov je bilo objavljeno v Zborniku Nacionalne akademije znanosti (PNAS).
ILYA KHEL