Zeit ist eine seltsame Sache. Wir sind es gewohnt, Uhren zu zählen, aber das Universum hat keine Hauptuhr und kein Hauptzifferblatt, was bedeutet, dass wir die Zeit auf unterschiedliche Weise erleben können, je nachdem, wie wir uns bewegen oder wie die Schwerkraft uns beeinflusst. Die Physiker haben versucht, die beiden großen Theorien der Physik zu kombinieren, um zu dem Schluss zu kommen, dass die Zeit nicht nur nicht universell konsistent ist, sondern dass alle Uhren, mit denen wir sie messen, den Zeitfluss im Raum um sie herum verwischen.
Erstens bedeutet dies nicht, dass Ihre Wanduhr Ihnen hilft, schneller zu altern. Wir sprechen von Uhren in hochpräzisen Experimenten wie Atomuhren. Eine Gruppe von Physikern der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften zog Schlussfolgerungen aus der Quantenmechanik und der allgemeinen Relativitätstheorie, um festzustellen, dass eine Erhöhung der Genauigkeit einer Uhr im selben Raum auch die Zeitverzerrung erhöht.
Lassen Sie uns eine Sekunde innehalten und versuchen, in einfachen Worten auszudrücken, was Physiker im Moment wissen.
Die Quantenmechanik beschreibt das Universum im kleinsten Maßstab äußerst genau, wobei alles in den Bereich subatomarer Teilchen und Kräfte geht, die auf kürzeste Entfernung wirken. Trotz aller Genauigkeit und Nützlichkeit können wir mit der Quantenmechanik Vorhersagen treffen, die unserer täglichen Erfahrung widersprechen.
Eine solche Vorhersage ist das Heisenberg-Unsicherheitsprinzip, das besagt, dass die Messung des zweiten Parameters weniger genau wird, wenn Sie einen Parameter mit hoher Genauigkeit kennen. Je mehr Sie beispielsweise die Position eines Objekts in Zeit und Raum verfeinern, desto weniger können Sie sich seiner Dynamik sicher sein.
Und es ist nicht so, dass jemand schlauer ist oder dass jemand eine bessere Ausrüstung hat - das Universum funktioniert im Grunde so, es ist grundlegend. Elektronen stoßen aufgrund des Gleichgewichts von "Unsicherheit" von Position und Impuls nicht auf Protonen.
Eine andere Sichtweise ist, dass wir mit einer unvorstellbaren Energiemenge rechnen müssen, um die Position eines Objekts mit äußerster Präzision zu bestimmen. Wenn wir die Sekunde auf unsere hypothetische Uhr anwenden, bedeutet das Teilen der Sekunde in Brüche in unserer Uhr, dass wir immer weniger über die Energie der Uhr wissen. Und hier kommt die allgemeine Relativitätstheorie ins Spiel - eine weitere bewährte Theorie in der Physik, die nur mehr Zeit benötigt, um zu erklären, wie sich massive Objekte in der Ferne gegenseitig beeinflussen.
Dank Einsteins Arbeit verstehen wir, dass es eine Äquivalenz zwischen Masse und Energie gibt, ausgedrückt durch die Formel E = mc2. Energie ist gleich Masse mal Quadrat der Lichtgeschwindigkeit. Wir wissen auch, dass Zeit und Raum miteinander verbunden sind, und diese Raumzeit ist nicht nur eine leere Kiste - Masse und damit Energie können Raumzeit verbiegen.
Werbevideo:
Aus diesem Grund sehen wir interessante Effekte wie Gravitationslinsen, wenn massive Objekte wie Sterne und Schwarze Löcher den Lichtweg mit ihrer Masse verzerren. Und es bedeutet auch, dass Masse zu einer Erweiterung der Gravitationszeit führen kann, wenn die Zeit fließt, je näher, desto näher an der Schwerkraftquelle.
Obwohl diese Theorien durch Experimente gut unterstützt werden, kommen sie leider kaum gut miteinander aus. Daher versuchen Physiker, eine neue Theorie zu entwickeln, die zu beiden Theorien passt und richtig ist. Dabei untersuchen wir weiter, wie diese Theorien dieselben Phänomene wie die Zeit beschreiben. Wie in diesem Artikel.
Physiker haben die Hypothese aufgestellt, dass das Messen der Zeit mit hoher Präzision einen zunehmenden Energieaufwand erfordert, wodurch die Genauigkeit der Messungen in der unmittelbaren Umgebung eines Zeiterfassungsgeräts automatisch verringert wird.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass wir unsere Vorstellungen über die Natur der Zeit überdenken müssen, wenn sowohl die allgemeine Relativitätstheorie als auch die Quantenmechanik berücksichtigt werden“, sagt der Forscher Esteban Castro.
Welche Auswirkungen hat dies täglich auf uns? Wie so oft in der theoretischen Physik, vor allem keine.
Während die Quantenmechanik technisch für "große" Dinge gilt, machen Sie sich keine Sorgen, wenn Ihre Stoppuhr im Bruchteil einer Sekunde tickt. Ein schwarzes Loch öffnet sich nicht an Ihrem Handgelenk. Alle oben genannten Schlussfolgerungen sind nur für Uhren in hochgenauen Experimenten relevant, die viel weiter fortgeschritten sind als die derzeit entwickelten.
Aber je besser wir verstehen, wie Uhren und insbesondere Zeit funktionieren, zumindest theoretisch, desto besser verstehen wir das Universum um uns herum. Vielleicht werden wir eines Tages die Natur der Zeit selbst verstehen. Die Arbeit der Wissenschaftler wurde in den Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
ILYA KHEL
