Теоретики установили верхний предел для фундаментального периода времени

Трое американских физиков-теоретиков предложили свой подход к делению единицы времени на части. В своем докладе ученые называют численную величину кванта времени и рассказывают, от чего она может зависеть.

Физики-теоретики из Университета штата Пенсильвания: Гарретт Вендель, Луис Мартинес и Мартин Божовальд полагают, что предел квантования единицы времени — это 10-33 секунды. Теорию в поддержку своей идеи ученые изложили в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Поводом к созданию теории послужило противоречие в трактовке времени как параметра, описывающего явления. В общей теории относительности время рассматривается как неделимая величина, которая может идти медленнее или быстрее, в зависимости от скорости движения объекта и сил гравитации.

Теории квантовой механики предполагают, что время течет в одинаковом темпе, но может квантоваться — делиться на фиксированные единицы (кванты) времени. В этом контексте время рассматривается как часть четырехмерного пространства-времени, которое квантуется в соответствии с планковской длиной. Планковская длина — это единица длины, в определение которой входят фундаментальные физические постоянные, значения которых найдено в экспериментах: скорость света, постоянная Планка и гравитационная постоянная.

Модель квантования времени предполагает, что существуют некоторые «универсальные часы», которые «тикают» в очень маленькую единицу времени. «Тикание» подобных часов ученые описывают как смену двух различных состояний некоторого материального наблюдаемого объекта. Вопрос сводится к тому, с какой скоростью эти состояния могут сменять друг друга, то есть в конкретном «размере» кванта времени.

Чтобы рассчитать эту скорость, ученые предположили, что «тикающий» объект связан с более медленным генератором энергии. «Чистая» энергия генератора и объекта при этом одинакова. Значит, колебания объекта (смена его состояний) и колебания энергии, благодаря которой эта смена возможна, должны быть рассинхронизированы во времени. Величина временного расхождения колебаний и была выбрана учеными как верхний предел квантования времени. К сожалению, измерить столь краткий миг невозможно. Но исследователи верят, что есть способ экспериментально обнаружить десинхронизацию двух колебаний и доказать теорию.

Источник: https://www.popmech.ru

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

Верхний предел возможного квантования времени рассчитали в Пенсильвании

Верхний предел квантования времени вычисли теоретики из Пенсильванского государственного университета, 26 июня сообщает журнал phys.org.

В качестве верхнего предела для периода универсального осциллятора они предлагают взять 10 в минус 33 степени секунды.

В своей модели они предполагают, что универсальные часы будут квантовым генератором, который регулярно переключается между двумя состояниями. Чтобы вычислить его темп, они предположили, что он связан с более медленным генератором, похожим на атомные часы.

При доказательстве они также предположили, что чистая энергия двух осцилляторов всегда одинакова. В этом случае два колебания должны были бы десинхронизироваться с течением времени. И теоретики использовали это расхождение как способ вычислить верхний предел для «тиканья» универсальных часов.

Они даже предполагают, что, несмотря на невозможность измерить такой короткий «тик», можно было бы проверить их теорию, попытавшись измерить десинхронизацию двух колебаний.

Напомним, в течение многих лет физики-теоретики пытались объяснить главную проблему: общая теория относительности предполагает, что время — это непрерывная величина, которая может изменяться медленнее или быстрее в зависимости от величины ускорения и гравитации, но квантовая механика предполагает, что время «тикает» в постоянном темпе, как кадры кинофильма. В этом случае время должно быть универсальным.

Источник: https://rossaprimavera.ru

Теоретики установили верхний предел для фундаментального периода времени

Физики получили верхнее ограничение на фундаментальный период времени — универсальную единицу, которая определяет предельную точность любых физических часов. Согласно теоретическим вычислениям, эта величина не превышает 10–33 секунды и потому недоступна современным приборам, наилучшее разрешение которых — порядка 10–18 секунд. Работа опубликована в Physical Review Letters.

В классической физике время выступало в качестве абсолютной (не зависящей от наблюдателя) и априорной (то есть заранее понятной и ничем не определяемой) непрерывной величины. Однако с развитием более точных концепций — квантовой механики, которая описывает явления микромира, и общей теории относительности (ОТО), которая объясняет поведение гравитации, — роль времени перестала быть однозначной. ОТО предполагает, что ход времени зависит от положения наблюдателя — чем часы (любое приспособление для измерения времени) ближе к массивному телу, тем медленнее они идут: интервал времени между двумя событиями зависит от системы отсчета, в которой его вычисляют. В квантовой механике же время является универсальным внешним параметром — оно полагается абсолютным, и его рассмотрение выходит за рамки теории.

Таким образом, две наиболее успешные (с точки зрения соответствия прогнозов теории и экспериментальных данных) концепции конфликтуют в интерпретации времени: одна теория требует его относительности, а другая — пользуется его абсолютностью. Чтобы выработать единое представление, которое бы одинаково хорошо описывало и квантовые явления, и гравитацию, необходимо, в том числе, устранить это разногласие. Один из возможных способов — отказаться от непрерывного течения времени и ввести в рассмотрение некий универсальный период, который определит минимальный шаг между двумя моментами и предельную точность любых часов. При этом важно приблизительно знать продолжительность этого шага — это позволяет в экспериментах проверять эффекты, которые прогнозирует модель (или быть уверенным в отсутствии этих эффектов).

Гарретт Вендел (Garrett Wendel) и его коллеги из Пенсильванского университета построили теоретическую модель для оценки фундаментального периода времени. В предложенной модели универсальные часы представлены в виде квантового осциллятора — абстрактной квантовой системы, состояние которой изменяется с фундаментальным периодом. Эта система взаимодействует с другим осциллятором — физическими часами, за которыми следит наблюдатель и период которых доступен для измерения.

Выбрав конкретные математические представления для описания осцилляторов (в частности, связав время в его обычном понимании со временем универсального маятника), авторы аналитически связывают между собой фундаментальный период, период физических часов и стандартное отклонение фазы волновой функции системы в стационарном состоянии (то есть в состоянии с постоянной энергией). Чтобы ограничить сверху величину фундаментального периода времени, ученые положили период физического осциллятора равным характерному периоду атомных часов (порядка 10–15 секунд), а стандартное отклонение фазы волновой функции оценили как относительное временное разрешение, доступное современным приборам (около 10–19).

В результате исследователи установили, что фундаментальный период времени не должен превышать 10–33 секунды: это примерно на 10 порядков больше, чем планковское время, которое устанавливает границу применимости современных физических теорий. Вместе с тем величина находится далеко за пределами разрешения приборов — наименьший измеряемый промежуток времени на сегодняшний день составляет порядка 10–18 секунд, что по меньшей мере в квадриллионы раз превосходит фундаментальный период. Это обстоятельство, а также численные симуляции, которые физики провели на основе теоретических уравнений, показывают, что при нынешней точности эффекты дискретности времени не должны вносить значимого вклада в данные экспериментов. Тем не менее, если сравнимые с фундаментальным периодом времена станут доступны для наблюдения, это наложит принципиальные ограничения на разрешение приборов — ход идентичных физических часов нельзя будет согласовать с точностью, которая превышает точность универсальных.

Кроме того, авторы отмечают, что оценка не чувствительна к выбору конкретного вида фундаментального и физического осцилляторов — более сложные системы в роли того и другого объекта приводят к уравнениям более сложного вида, однако такие детали незначительно влияют на вычисления. Таким образом, можно говорить о получении строгой верхней границы для фундаментального периода времени.

Узнать больше о фундаментальных константах и физических величинах можно в материале «Эталонная независимость», а проверить, насколько хорошо вы ориентируетесь в продолжительности разных процессов, — с помощью теста «Тик или так».

Николай Мартыненко

Источник: https://nplus1.ru

Смотрите видео: Технический или фундаментальный анализ. Обучение Александр Герчик

Оцените статью
Добавить комментарий