Dobrze, muszę opowiedzieć wam o czymś, co w tym tygodniu całkowicie pochłonęło moją wyobraźnię, i sądzę, że poczujecie to samo, gdy to rozłożę na czynniki pierwsze.
Wiecie, jak w filmach podróż w czasie zawsze wiąże się z jakimś kosmicznym błędem lub zacięciem we wszechświecie? Otóż okazuje się, że fizycy mogli znaleźć coś nieco podobnego – tyle że zamiast DeLoreana rozpędzającego się do 88 mil na godzinę, mówimy o maleńkiej, maleńkiej niedoskonałości samego czasu, która wyłania się z dziwnego świata mechaniki kwantowej.
Pozwólcie, że cofnę się i wyjaśnię, dlaczego to takie fascynujące.
Świat kwantowy rządzi się innymi prawami
Jeśli kiedykolwiek słyszeliście, że fizyka kwantowa jest dziwna, to jest to niedopowiedzenie stulecia. W świecie kwantowym – krainie atomów i cząstek – rzeczy mogą istnieć w stanie zwanym „superpozycją”. Oznacza to, że cząstka może znajdować się w wielu miejscach lub wielu stanach jednocześnie, dopóki ktoś na nią nie spojrzy.
To jak moneta, która jest jednocześnie orłem I reszką, dopóki nie złapiecie jej w locie i nie spojrzycie na nią.
Gdy mierzymy lub obserwujemy układ kwantowy, ta superpozycja „zapada się” do jednego określonego wyniku. Proces ten nazywa się kolapsem funkcji falowej i od dziesięcioleci stanowi standardowe wyjaśnienie w mechanice kwantowej.
Ale co, jeśli kolaps zachodzi sam z siebie?
Tu robi się ciekawie. Niektórzy fizycy badają śmiałą ideę: co jeśli kolaps funkcji falowej nie wymaga wcale obserwatora ani urządzenia pomiarowego? Co jeśli kolaps zachodzi spontanicznie, jak własny sposób natury na podjęcie decyzji?
Te koncepcje nazywają się modelami kolapsu kwantowego i krążą w środowisku naukowym od lat 80. XX wieku. Ostatnio jednak zespół fizyków postanowił potraktować jeden z tych modeli poważnie – naprawdę poważnie – i zadał pytanie, które uważam za absolutnie urzekające:
Co to oznaczałoby dla samego czasu?
Eksperyment, który zmienił wszystko (no, prawie wszystko)
Badacze pod kierunkiem Nicoli Bortolottiego z CREF w Rzymie dokładnie przeanalizowali model opracowany przez Lajosa Diosiego i sir Rogera Penrose’a. Ich koncepcja sugeruje, że grawitacja może być tajemniczą siłą popychającą układy kwantowe do zapadania się w określone stany. Wyobraźcie to sobie jako grawitację szepczącą do cząstek: „Hej, wybierzcie już jedną opcję”.
Zespół zbadał również inne podejście zwane Ciągłą Spontaniczną Lokalizacją (Continuous Spontaneous Localization) i po raz pierwszy znalazł matematyczne powiązanie między tym modelem a fluktuacjami grawitacyjnymi w samej czasoprzestrzeni.
I oto najbardziej oszałamiająca część: ich obliczenia sugerują, że jeśli te modele kolapsu są poprawne, czas miałby wbudowaną maleńką niepewność. Nie chodzi o niepewność wynikającą z wadliwych zegarków czy błędów ludzkich, ale o rzeczywisty fundamentalny limit wpisany w tkankę rzeczywistości.
Więc... czy moje zegarki są źle ustawione?
Zanim zaczniecie się martwić, pozwólcie, że przekażę wam dobre wieści.
Ta niepewność jest tak niewyobrażalnie mała, że aż śmieszna. Mówimy o efekcie, który jest „o wiele rzędów wielkości poniżej czegokolwiek, co jesteśmy w stanie obecnie zmierzyć”, jak twierdzi badaczka Catalina Curceanu.
Mówiąc prościej? Nawet najbardziej zaawansowane zegary atomowe na Ziemi – te, które mierzą czas tak precyzyjnie, że pomyliłyby się o około jedną sekundę w ciągu 30 miliardów lat – nawet nie zauważyłyby tego błędu.