Jak prozkoumat krystaly času?

Co když Planckův čas není nejkratším smysluplným časovým intervalem? Podle nové studie je takový interval o několik řádů delší, což by mělo významný vliv na kvantovou mechaniku. A čas prý připomíná krystalovou strukturu.

Spojitý nebo nespojitý? Kredit: Godot13 / Wikimedia Commons.

Čas plyne. Anebo neplyne? Čistě teoreticky by bylo možné čas rozdělit až na nekonečně krátké intervaly. Za nejkratší časový úsek, který by mohl mít nějaký fyzikální smysl, tedy vlastně „časové kvantum“, se ale obvykle považuje takzvaný Planckův čas. Jméno mu poskytl Max Planck a fyzici ho definují jako dobu, kterou potřebuje foton ve vakuu letící rychlostí světla, aby překonal Planckovu délku. Taková délka podle převažujícího názoru odpovídá nejkratší dosažitelné vzdálenosti, o níž se můžeme něco dozvědět, a činí 1,6 krát 10 na mínus 35 metru.

Kde hledat Planckovu délku? Kredit: UNSW.

Asi netřeba zdůrazňovat, že Planckův čas nebude právě dlouhý. Aktuální hodnota Planckova času odvozená z experimentů odpovídá hodnotě 5,4 krát 10 na mínus 44 sekundy. Podle představ o Planckově času by neměly existovat jevy, které navzájem odděluje interval kratší, než právě Planckův čas. Co když je ale takový ultimátně nejkratší čas ve skutečnosti mnohem delší, než Planckův čas?

Mir Faizal z kanadských univerzit ve Waterloo a Lethbridgi, Mohammed Khalil z egyptské Univerzity v Alexandrii a Saurya Das z Univerzity v Lethbridgi v článku, který nedávno zveřejnili v časopisu European Physical Journal C, tvrdí, že by to tak mohlo být. Že nejkratší, fyzikálně smysluplná jednotka času významně přesahuje Planckův čas. Aby toho nebylo málo, podle nich dokonce existence takového „minimálního času“ mění základní rovnice kvantové mechaniky a mohla by mít zásadní vliv na popis všech kvantově mechanických systémů.

Podle Faizala je možné, že minimální čas je mnohem delší než Planckův čas. A co je ještě důležitější, Faizal věří, že je to možné experimentálně ověřit. Planckův čas je tak extrémně krátký, že je mimo naše možnosti ho přímo změřit. Ty nejpřesnější experimenty, které dnes dokážeme spustit, zvládnou změřit časový úsek o délce kolem 10 na mínus 17 sekundy. Jinými slovy, o Planckově času si můžeme jen nechat zdát.

University of Lethbridge.

Proč tedy vůbec někdo na takovou neuchopitelnou záležitost věří? Existence Planckova času má slušnou podporu od teorií, které směřují k zatím nedostižné kvantové teorii gravitace. Superstrunové teorie, teorie smyčkové kvantové gravitace a některé další říkají, že není možné změřit kratší délku, než je Plancková délka. A protože je Planckův čas definovaný jako doba, za kterou foton nejvyšší možnou rychlostí ve vesmíru uletí tu nejmenší možnou vzdálenost, tak by neměla existovat kratší událost.

Faizal a spol. se inspirovali několika nedávnými teoretickými studiemi a pustili se do výzkumu struktury času. Dospěli k závěru, že čas je výrazně nespojitý a také navrhli několik způsobů, jak to prověřit experimentem. Jeden z těchto testů zahrnuje měření četnosti spontánní emise atomu vodíku. Pokud mají Faizal a spol. pravdu, tak by četnost spontánní emise atomu vodíku měla být mírně odlišná od té, jakou popisuje klasická kvantová mechanika. Podle Faizala by také měly být mírně, ale snad zjistitelně odlišné i rychlosti rozpadu částic a nestabilních atomových jader.

Badatelé teoreticky analyzovali spontánní emise atomu vodíku a odhadli, že by minimální čas měl být o řády delší, než Planckův čas, ale zároveň natolik krátký, že by nebyl v rozporu s dosavadními experimenty. Budoucí experimenty by přitom mohly tuto hranici ještě zpřísnit. Faizal s kolegy rovněž navrhují, že bychom čas měli vnímat jako svého druhu krystalovou strukturu, která se skládá z nespojitých, pravidelně se opakujících elementů. Náš dosavadní dojem, že čas kontinuálně plyne jako voda v potoce, je prý jenom iluze.

Faizal to vysvětluje tak, že realita je něco jako film, který se skládá z velkého počtu políček. Nám se sice zdá, že se na plátně odehrává veselý pohyb, ve skutečnosti ale sledujeme nehybné snímky, které se objevují rychle po sobě, a mezi nimi je černočerná tma. Faizal přiznává, že výsledek takového uvažování je poněkud platonický, narozdíl od jiných teorií platónského idealizmu ho ale je možné experimentálně testovat. Můžeme se vsadit, jestli se o to Faizalův tým pokusí.

Literatura
Phys.org 1. 2. 2016, arXiv:1501.03111, European Physical Journal C 76: 30, Wikipedia (Planck time, Spontaneous emission).

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 02.02.2016

Tisk článku

Související články:

Co když žádný Velký třesk nebyl? Autor: Stanislav Mihulka (14.03.2015)
Experiment Holometer vyvrátil teorii kvantového šumu Autor: Stanislav Mihulka (05.12.2015)

Diskuze:

Tvoří čas krystalickou strukturu ?

Jiří Novák,2016-02-11 10:11:22

Jak vnímám čas ? Tak nějak se snažím zapojit instinkt. Něco mí našeptává, že vnímání času hodně a silně souvisí s gravitací. Gravitace čas různě dle intenzity natahuje a zkracuje. jako by šlo o suběktívní pocit. Ve skutečnosti vlastně to může být jen iluze pozorovatele v gravitačním poli. Kde není gravitace, není čas.