Kun kvanttifysiikka koskettaa aikaa

Kvanttimekaniikka on outoa. Se ei sovi päähän, jos yrität kuvitella sen. Atomien ja pienempien hiukkasten maailmassa säännöt ovat täysin toiset. Hiukkaset voivat olla monessa paikassa yhtä aikaa. Ne pyörivät vastakkaisiin suuntiin samanaikaisesti. Ja nyt jotkut tutkijat sanovat, että myös aika voi olla erilainen kuin luulemme.

Pienet hiukkaset elävät kaksoiselämää

Arkipäivässä asiat ovat paikallaan. Kahvikuppi pöydällä. Puhelin taskussa. Kaikella on selvä paikka ja tila.

Kvanttimaailmassa ei. Siellä hiukkasilla on "superpositio". Se tarkoittaa, että hiukkanen on kaikissa mahdollisissa tiloissa yhtä aikaa. Toiset todennäköisemmin, toiset vähemmän. Tätä kuvaillaan aaltotoiminnolla – matemaattisella kaavalla kaikille vaihtoehdoille.

Mutta kun mittaat hiukkasta, superpositio romahtaa. Hiukkanen valitsee yhtäkkiä yhden paikan. Todellisuus päättää vasta, kun katsot.

Miksi romahdus tapahtuu?

Tämä on fysiikan suuria arvoituksia. Kukaan ei tiedä syytä. Se on yhtä iso kysymys kuin pimeä aine tai universumin laajeneminen.

Jotkut ehdottavat villiä ideaa: gravitaatio aiheuttaa romahduksen. Nobel-voittaja Roger Penrose ja muut ovat kehittäneet Diósi-Penrose-mallin. Se on spekulatiivinen, mutta perusteltu.

Aika ei ole tarkka

Viime aikoina tutkijat ottivat mallin ja kysyivät: mitä tämä tarkoittaa ajalle? He julkaisivat tuloksensa Physical Review Research -lehdessä.

Vastaus: aika on epätarkka. Gravitaation heilahtelut tuottavat "sisäistä epävarmuutta ajan kulkuun". Mikään kello – ei edes teoreettinen – ei mittaa aikaa täydellisesti.

Ei tarvitse huolehtia

Älä pelästy. Vaikutus on naurettavan pieni. Nykyiset atomikellot ovat jo uskomattoman tarkkoja – ne häviävät sekunnin miljoonissa vuosissa. Tämä kvanttiepävarmuus on vielä pienempi. Puhelimesi kello tikittää moitteetta.

Miksi tämä on iso juttu?

Jos efekti joskus mitataan, se yhdistää gravitaation ja kvanttifysiikan. Nyt ne ovat erilliset säännöt universumille. Fysikot vihaavat ristiriitoja. Yhdistäminen muuttaisi kaiken.

Ja ajatuskin on hullu: aika itsessään epätarkka. Kvanttistandardillakin.

Aikaan liittyy muutakin outoa

Ei tämä ole ainoa ajan kvanttitrendi. On "kvanttikaksoisparadoksi", jossa aika voi olla superpositiossa. Se kulkee nopeasti ja hitaasti yhtä aikaa.

Tutkijat suunnittelevat kokeita erikoisilla atomikelloilla. Kuulostaa sci-filtä, mutta he ottavat vakavasti.

Lopuksi

Fysikot pohtivat vakavasti, onko aika kvanttitasona epätarkka. Mittaaminen on vielä mahdotonta. Mutta kysymykset ja testit osoittavat, miten pitkälle tiede on edennyt.

Kellosi käy normaalisti. Kvanttivaahdossa aika saattaa kuitenkin olla hieman epämääräinen. Siistiä, eikö?