Время может быть результатом взаимодействия частиц с тикающими космическими часами.
Как метроном, задающий темп музыканту, фундаментальные космические часы могут поддерживать время во всей вселенной. Но если такие часы существуют, они тикают очень быстро.
Существуют ли фундаментальные часы во вселенной?
В физике время, как правило, рассматривается как четвертое измерение. Но некоторые физики предположили, что время может быть результатом физического процесса, как тиканье встроенных часов.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Если вселенная действительно имеет фундаментальные часы, они должны тикать быстрее миллиарда триллионов триллионов раз в секунду, в соответствии с теоретическим исследованием, опубликованным 19 июня в Physical Review Letters.
В физике частиц крошечные фундаментальные частицы могут приобретать свойства при взаимодействии с другими частицами или полями. Частицы приобретают массу, например, взаимодействуя с полем Хиггса, своего рода патокой, пронизывающей все пространство. Возможно, частицы могут испытывать время, взаимодействуя с подобным полем, говорит физик Мартин Бойовальд из штата Пенн. Это поле может колебаться, при этом каждый цикл служит обычным тиком. «Это очень похоже на то, что мы делаем с нашими часами», — говорит Бойоовальд, соавтор исследования.
Время — загадочное понятие в физике: Две ключевые теории физики противоречат друг другу в том, как они его определяют. В квантовой механике, которая описывает крошечные атомы и частицы, «время просто есть». Оно зафиксировано. Это фон», — говорит физик Фламиния Джакомини из Института Периметра в Ватерлоо, Канада. Но в общей теории относительности, которая описывает гравитацию, сдвиги во времени причудливыми способами. Часы вблизи массивного объекта тикают медленнее, чем на расстоянии до него, поэтому часы на поверхности Земли отстают, например, от спутника, находящегося на орбите.
В попытках объединить эти две теории в одну теорию квантовой гравитации, «проблема времени на самом деле очень важна», говорит Джакомини, который не участвовал в исследованиях. Изучение различных механизмов времени, в том числе фундаментальных часов, могло бы помочь физикам сформулировать эту новую теорию.
Исследователи рассмотрели влияние, которое фундаментальные часы окажут на поведение атомных часов, самых точных из когда-либо созданных. Если бы фундаментальные часы тикали слишком медленно, эти атомные часы были бы ненадежны, потому что они выйдут из синхронизации с фундаментальными часами. В результате, атомные часы будут тикать с нерегулярными интервалами, как метроном, который не может держать устойчивый бит. Но до сих пор, атомные часы были очень надежными, что позволяет Бойовальду и его коллегам ограничить то, как быстро фундаментальные часы должны тикать, если они существуют.
Физики подозревают, что существует предельный предел того, как точно можно измерить секунды. Квантовая физика запрещает любой кусочек времени меньше, чем примерно 10-43 секунды — период, известный как время Планка. Если существуют фундаментальные часы, то время Планка может быть разумной скоростью, чтобы отметить его галочкой.
Чтобы проверить эту идею, ученые должны будут увеличить их текущий предел тикающей скорости часов — этот миллиард триллионов триллионов раз в секунду число — примерно в 20 миллиардов раз больше. Это кажется огромным пробелом, но для некоторых физиков он неожиданно близок. «Это уже на удивление близко к режиму Планка», — говорит физик Бьянка Диттрих, которая не занималась исследованиями. «Обычно режим Планка очень далек от того, чем мы занимаемся.»
Тем не менее, Диттрих считает, что во Вселенной, вероятно, нет ни одних фундаментальных часов, а, скорее всего, существуют различные процессы, которые можно было бы использовать для измерения времени.
Тем не менее, новый результат ближе к режиму Планка, чем эксперименты на самом большом в мире ускорителе частиц, Большом адронном коллайдере, говорит Бойовальд. В будущем еще более точные атомные часы могли бы дать дополнительную информацию о том, что заставляет вселенную тикать. по материалам sciencenews.org