Čas je zvláštní věc. Jsme zvyklí počítat hodiny, ale vesmír nemá nějaké hlavní hodiny a ciferníky, což znamená, že můžeme zažít čas různými způsoby, v závislosti na tom, jak se pohybujeme nebo jak na nás působí gravitace. Fyzici se pokusili spojit dvě velké teorie fyziky, aby dospěli k závěru, že nejen čas není univerzálně konzistentní, ale všechny hodiny, které používáme k jeho měření, stírají tok času v prostoru kolem nich.
Nejprve to neznamená, že vám nástěnné hodiny pomohou rychleji stárnout. Mluvíme o hodinách ve vysoce přesných experimentech, jako jsou atomové hodiny. Skupina fyziků z Vídeňské univerzity a Rakouské akademie věd vyvodila závěry z kvantové mechaniky a obecné teorie relativity, aby konstatovala, že zvyšování přesnosti hodin ve stejném prostoru také zvyšuje časové zkreslení.
Zastavme se na chvíli a pokusme se jednoduchými slovy vyjádřit to, co fyzici v tuto chvíli vědí.
Kvantová mechanika popisuje vesmír extrémně přesně v nejmenším měřítku, kde vše jde do říše subatomárních částic a sil působících na nejkratší vzdálenosti. Kvůli své přesnosti a užitečnosti nám kvantová mechanika umožňuje vytvářet předpovědi, které jsou v rozporu s naší každodenní zkušeností.
Jednou z takových předpovědí je Heisenbergův princip nejistoty, který uvádí, že když znáte jeden parametr s vysokou přesností, měření druhého parametru se stává méně přesným. Například čím více zpřesníte polohu objektu v čase a prostoru, tím méně si můžete být jisti jeho hybností.
A nejde o to, že je někdo chytřejší nebo že má někdo lepší vybavení - vesmír v zásadě funguje takhle, je to zásadní. Elektrony nenarážejí na protony kvůli rovnováze „nejistoty“polohy a hybnosti.
Dalším způsobem, jak se na to dívat, je to, že abychom mohli určit polohu objektu s maximální přesností, musíme počítat s nepředstavitelným množstvím energie. Když se aplikuje na naše hypotetické hodiny, rozdělení druhé na zlomky v našich hodinách znamená, že víme stále méně o energii hodin. A to je místo, kde přichází obecná relativita - další osvědčená teorie fyziky, jen využívá více času k vysvětlení, jak se hmotné objekty navzájem ovlivňují na dálku.
Díky Einsteinově práci chápeme, že existuje ekvivalence mezi hmotou a energií, vyjádřená vzorcem E = mc2. Energie se rovná hmotnostnímu násobku druhé mocniny rychlosti světla. Víme také, že čas a prostor jsou propojeny a tento časoprostor není jen prázdná krabice - hmota, a tedy i energie, může časoprostor ohýbat.
Propagační video:
To je důvod, proč vidíme zajímavé efekty, jako je gravitační čočka, když hmotné objekty jako hvězdy a černé díry svou hmotou křiví cestu světla. A také to znamená, že hmotnost může vést k dilataci gravitačního času, když čas plyne čím blíže, tím blíže ke zdroji gravitace.
Bohužel, i když jsou tyto teorie dobře podporovány experimenty, těžko spolu vycházejí dobře. Fyzici se proto snaží vytvořit novou teorii, která by vyhovovala oběma těmto teoriím a byla by správná. Nadále však zkoumáme, jak tyto teorie popisují stejné jevy jako čas. Stejně jako ve skutečnosti v tomto článku.
Fyzici předpokládali, že měření času s vysokou přesností vyžaduje rostoucí výdej energie, což automaticky snižuje přesnost měření v bezprostřední oblasti jakéhokoli zařízení pro sledování času.
"Naše zjištění naznačují, že musíme přehodnotit naše představy o povaze času, když se vezme v úvahu jak obecná relativita, tak kvantová mechanika," říká výzkumník Esteban Castro.
Jaký dopad to má na nás každý den? Jak je tomu často u teoretické fyziky, zejména u žádné.
Zatímco kvantová mechanika se technicky vztahuje na „velké“věci, nebojte se, pokud vám stopky tikají o zlomek sekundy; černá díra se vám na zápěstí neotevře. Všechny výše uvedené závěry budou relevantní pouze pro hodinky ve vysoce přesných experimentech, mnohem pokročilejších než ty, které jsou v současné době vyvíjeny.
Ale čím lépe rozumíme tomu, jak fungují zejména hodiny a čas, alespoň teoreticky, tím lépe rozumíme vesmíru kolem nás. Jednoho dne snad pochopíme podstatu samotného času. Práce vědců byla publikována ve sborníku Národní akademie věd (PNAS).
ILYA KHEL