Obwohl theoretisch die Zeit in unendlich kleine Intervalle unterteilt werden kann, ist das kleinste physikalisch bedeutsame Zeitintervall die Planck-Zeit, die ungefähr 10 bis 43 Sekunden entspricht. Diese endgültige Grenze bedeutet, dass die beiden Ereignisse nicht durch eine Zeit getrennt werden können, die kleiner als dieses Intervall ist. In einer neuen Arbeit sind die Physiker nun zu dem Schluss gekommen, dass das kürzeste physikalisch bedeutsame Zeitintervall tatsächlich mehrere Größenordnungen länger sein kann als Plancks Zeit. Darüber hinaus haben Physiker gezeigt, dass die Existenz einer solchen minimalen Zeit die Grundgleichungen der Quantenmechanik verändert, und da die Quantenmechanik alle physikalischen Systeme im kleinsten Maßstab beschreibt, ändert sie auch die Beschreibung aller quantenmechanischen Systeme.
Die Wissenschaftler Mir Faisal von der University of Waterloo und der University of Lethbridge in Kanada, Mohammed Khalil von der University of Alexandria in Ägypten und Sauria Das von der University of Lethbridge haben in der europäischen Zeitschrift Physical Journal C einen Artikel mit dem Titel "Zeitkristalle aus minimaler Zeitunsicherheit" veröffentlicht.
"Es kann sein, dass im Universum die Mindestzeitskala tatsächlich viel länger ist als Plancks Zeit, und dies kann experimentell überprüft werden", sagte Faisal gegenüber Phys.org.
Plancks Zeit ist so kurz, dass kein Experiment jemals nahe genug war, um es direkt zu testen - die genauesten Tests können auf ein Zeitintervall in der Größenordnung von 10 bis 17 Sekunden zugreifen.
Dennoch gibt es eine starke theoretische Unterstützung für die Existenz von Plancks Zeit in verschiedenen Ansätzen zur Quantengravitation, wie der Stringtheorie, der Schleifenquantengravitation und der störenden Quantengravitation. Fast alle dieser Ansätze gehen davon aus, dass es unmöglich ist, eine Länge zu messen, die kleiner als die Länge von Planck ist, und im weiteren Sinne ist die Zeit auch kürzer als die Zeit von Planck, da die Zeit von Planck als die Zeit definiert ist, die Licht benötigt, um eine Einheit der Länge von Planck im Vakuum zurückzulegen.
Mit den neuesten theoretischen Studien umgürtet, untersuchten die Wissenschaftler die Frage nach der Struktur der Zeit - insbesondere die alte Frage: Ist die Zeit diskret oder kontinuierlich?
„In unserer Arbeit gingen wir davon aus, dass die Zeit diskret ist, und schlugen auch Möglichkeiten vor, diese Annahme experimentell zu testen“, sagt Faisal.
Ein möglicher Test besteht darin, die Geschwindigkeit der spontanen Emission eines Wasserstoffatoms zu messen. Die verbesserte quantenmechanische Gleichung sagt eine geringfügig andere Spontanemissionsrate als die herkömmliche Gleichung innerhalb eines Unsicherheitsbereichs voraus. Die vorgeschlagenen Effekte können auch bei der Zerfallsrate von Partikeln und instabilen Kernen beobachtet werden.
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Basierend auf ihrer theoretischen Analyse der spontanen Wasserstoffemission schätzen die Wissenschaftler, dass das minimale Zeitintervall einige Größenordnungen länger sein sollte als Plancks Zeit, jedoch nicht mehr als ein bestimmter Wert, der durch frühere Experimente ermittelt wurde. Weitere Experimente können diese Grenze der Mindestzeit senken oder ihren genauen Wert bestimmen.
Wissenschaftler spekulieren auch, dass die vorgeschlagenen Änderungen der Grundgleichungen der Quantenmechanik die Definition der Zeit ändern könnten. Sie erklären, dass die Struktur der Zeit als kristallin angesehen werden kann und aus diskreten, sich regelmäßig wiederholenden Segmenten besteht.
Auf einer philosophischeren Ebene bedeutet das diskrete Zeitargument, dass unsere Wahrnehmung der Zeit als etwas, das ständig fließt, nur eine Illusion ist.
"Das physische Universum ist wirklich wie ein Bild in einem Film, mit einer Reihe von Standbildern, die die Illusion von bewegten Bildern erzeugen", sagt Faisal. "Wenn wir diesen Standpunkt ernst nehmen, wird unsere bewusste Wahrnehmung der physischen Realität, basierend auf kontinuierlicher Bewegung, zu einer Illusion, die durch die diskrete mathematische Struktur erzeugt wird, die der Zeit zugrunde liegt."
"Dieser Vorschlag macht die physische Realität platonisch", sagt er und verweist auf Platons Argument, dass die wahre Realität unabhängig von unseren Sinnen existiert. "Im Gegensatz zu anderen Theorien des platonischen Idealismus kann unser Vorschlag jedoch experimentell getestet und nicht nur der Philosophie zugeschrieben werden."
