Bij het meten van tijd, we nemen normaal gesproken aan dat klokken geen invloed hebben op ruimte en tijd, en die tijd kan met oneindige nauwkeurigheid worden gemeten op nabijgelegen punten in de ruimte. Echter, de combinatie van kwantummechanica en Einsteins algemene relativiteitstheorie hebben theoretische fysici van de Universiteit van Wenen en de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen een fundamentele beperking aangetoond voor ons vermogen om tijd te meten. Hoe nauwkeuriger een bepaalde klok is, hoe meer het de tijdstroom "vervaagt", gemeten door naburige klokken. Als gevolg hiervan, de tijd die door de klokken wordt weergegeven, is niet langer goed gedefinieerd. De bevindingen zijn gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika (PNAS).

In het dagelijks leven zijn we gewend aan het idee dat eigenschappen van een object met een willekeurige precisie gekend kunnen worden. Echter, in de kwantummechanica, een van de belangrijkste theorieën in de moderne natuurkunde, Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg stelt een fundamentele grens aan de nauwkeurigheid waarmee paren van fysische eigenschappen bekend kunnen worden, zoals de energie en de tijd van een klok.

Hoe nauwkeuriger de klok is, hoe groter de onzekerheid in zijn energie. Een willekeurig nauwkeurige klok zou daarom een ​​grenzeloze onzekerheid in zijn energie hebben. Dit wordt belangrijk bij het opnemen van Einsteins algemene relativiteitstheorie, de andere sleuteltheorie in de natuurkunde, in beeld. De algemene relativiteitstheorie voorspelt dat de tijdsstroom wordt veranderd door de aanwezigheid van massa's of energiebronnen. Dit effect, bekend als "zwaartekrachttijddilatatie", zorgt ervoor dat de tijd langzamer loopt in de buurt van een object met grote energie, in vergelijking met de situatie waarin het object een kleinere energie heeft.

De stukjes in elkaar zetten

Door deze principes uit de kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie te combineren, het onderzoeksteam onder leiding van ?aslav Brukner van de Universiteit van Wenen en het Institute of Quantum Optics and Quantum Information toonde een nieuw effect aan bij het samenspel van de twee fundamentele theorieën. Volgens de kwantummechanica, als we een zeer nauwkeurige klok hebben, is de energieonzekerheid ervan erg groot. Door de algemene relativiteitstheorie hoe groter de energieonzekerheid, hoe groter de onzekerheid in het tijdsverloop in de buurt van de klok. De stukjes in elkaar zetten, de onderzoekers toonden aan dat naast elkaar geplaatste klokken elkaar noodzakelijkerwijs storen, wat uiteindelijk resulteert in een "wazige" tijdstroom. Deze beperking in ons vermogen om tijd te meten is universeel, in die zin dat het onafhankelijk is van het onderliggende mechanisme van de klokken of het materiaal waaruit ze zijn gemaakt. "Onze bevindingen suggereren dat we onze ideeën over de aard van tijd opnieuw moeten onderzoeken, wanneer zowel de kwantummechanica als de algemene relativiteitstheorie in aanmerking worden genomen", zegt Esteban Castro, de hoofdauteur van de publicatie.