Vrijeme je čudna stvar. Navikli smo brojati satove, ali Svemir nema nekakav glavni sat i brojčanik, što znači da vrijeme možemo doživljavati na različite načine, ovisno o tome kako se krećemo ili kako gravitacija utječe na nas. Fizičari su pokušali kombinirati dvije velike teorije fizike da bi zaključili da vrijeme ne samo da nije univerzalno konzistentno, već bilo koji satovi koje koristimo za njegovo mjerenje zamagljuju protok vremena u prostoru oko sebe.
Prvo, to ne znači da će vam zidni sat pomoći da brže starite. Govorimo o satovima u eksperimentima visoke preciznosti, poput atomskih satova. Skupina fizičara sa Sveučilišta u Beču i Austrijske akademije znanosti izvukla je zaključke iz kvantne mehanike i opće relativnosti da bi povećavanje točnosti sata u istom prostoru također povećalo vremenska izobličenja.
Zastanimo na trenutak i pokušajmo jednostavnim riječima izraziti ono što fizičari trenutno znaju.
Kvantna mehanika izuzetno precizno opisuje svemir na najmanjoj skali, gdje sve ide u područje subatomskih čestica i sila koje djeluju na najmanjim udaljenostima. U svoj svojoj preciznosti i korisnosti, kvantna mehanika omogućuje nam predviđanja koja su u suprotnosti s našim svakodnevnim iskustvom.
Jedno od takvih predviđanja je Heisenbergov princip nesigurnosti, koji kaže da kada jedan parametar poznajete s velikom točnošću, mjerenje drugog parametra postaje manje precizno. Na primjer, što više precizirate položaj predmeta u vremenu i prostoru, to ćete manje biti sigurni u njegov zamah.
I nije stvar u tome da je netko pametniji ili da netko ima bolju opremu - svemir u osnovi tako funkcionira, to je temeljno. Elektroni se ne sudaraju u protone zbog ravnoteže "nesigurnosti" položaja i impulsa.
Drugi način gledanja na to je da da bismo odredili položaj predmeta s najvećom preciznošću, moramo računati s nezamislivom količinom energije. Kada se primijeni na naš hipotetski sat, dijeljenje sekunde na razlomke u našem satu znači da sve manje znamo o energiji sata. I tu dolazi do opće relativnosti - još jedna dokazana teorija u fizici, samo što više koristi vrijeme da objasni kako masivni predmeti utječu jedni na druge na daljinu.
Zahvaljujući Einsteinovom radu, razumijemo da postoji ekvivalencija između mase i energije, izražena formulom E = mc2. Energija je jednaka masi pomnoženoj s kvadratom brzine svjetlosti. Također znamo da su vrijeme i prostor povezani, a taj prostor-vrijeme nije samo prazan okvir - masa, a time i energija, mogu saviti prostor-vrijeme.
Promotivni video:
Zbog toga vidimo zanimljive efekte poput gravitacijskog sočiva, kada masivni predmeti poput zvijezda i crnih rupa svojom masom iskrivljuju put svjetlosti. A to također znači da masa može dovesti do gravitacijskog širenja vremena, kada vrijeme teče što je bliže, to je bliže izvoru gravitacije.
Nažalost, iako ove teorije dobro podupiru eksperimenti, teško da se dobro slažu. Stoga fizičari pokušavaju stvoriti novu teoriju koja bi odgovarala objema teorijama i koja bi bila točna. Pritom nastavljamo istraživati kako te teorije opisuju iste pojave poput vremena. Kao, zapravo, u ovom članku.
Fizičari pretpostavljaju da čin preciznog mjerenja vremena zahtijeva sve veći trošak energije, što automatski smanjuje točnost mjerenja u neposrednoj blizini bilo kojeg uređaja za praćenje vremena.
"Naša otkrića sugeriraju da moramo preispitati svoje ideje o prirodi vremena kad se uzmu u obzir i opća relativnost i kvantna mehanika", kaže istraživač Esteban Castro.
Kakav utjecaj to ima na nas svakodnevno? Kao što je često slučaj s teorijskom fizikom, pogotovo nijednom.
Iako se kvantna mehanika tehnički odnosi na "velike" stvari, ne brinite ako vam štoperica otkucava djelić sekunde; crna rupa vam se neće otvoriti na zapešću. Svi gore navedeni zaključci bit će relevantni samo za satove u vrlo preciznim eksperimentima, mnogo naprednijim od onih koji se trenutno razvijaju.
No, što bolje razumijemo kako satovi i vrijeme posebno, barem u teoriji, to bolje razumijemo svemir oko nas. Jednog dana, možda, shvatimo prirodu samog vremena. Rad znanstvenika objavljen je u Zborniku Nacionalne akademije znanosti (PNAS).
ILYA KHEL
