Хотя теория относительности Эйнштейна показала, что время относительно и может замедляться или ускоряться в зависимости от движения и гравитации, эти эффекты являются релятивистскими и хорошо понятыми. Однако в квантовом режиме, где релятивистских описаний недостаточно, время до сих пор обычно рассматривается как классическое явление.

«Оказывается, существуют более глубокие аспекты времени, которые никто никогда не испытывал и которые никогда не измерялись», — сказал Игорь Пиковски из Технологического института Стивенса, руководитель научной группы.

Согласно квантовой теории, возможны ситуации, когда время не просто изменяется равномерно и с одинаковой скоростью. Вместо этого существует «множество моментов времени в суперпозиции», то есть оно одновременно идет с разной скоростью. На практике это означает, что одни часы будут регистрировать несколько разных моментов времени, а не только один. До сих пор этого никто не наблюдал, пишет Science Alert, но команда Пиковски показала, что современные ионные часы в состоянии это обнаружить.

«Одна из важных проблем современной физики — поиск квантовой теории гравитации. В такой теории, как мы ожидаем, многие классические концепции, такие как время и гравитация, будут описываться чем-то фундаментально квантовым. — пояснил ученый. — Так что мы понимаем, что время в том виде, в котором мы его описываем сегодня, не может являться окончательным вариантом — кое-чего не хватает, когда в уравнении появляется квантовая теория».

Авторы предлагают методы использования оптических часов, которые регистрируют такты колебания атомов, возбуждаемых лазерами. С их помощью можно было бы исследовать темпоральные квантовые явлений, включая суперпозицию (одновременное существование нескольких времен) и запутанность, где время и движение могут влиять на поведение друг друга. Интервалы, о которых идет речь, составляют десятки аттосекунд — настолько малые доли секунды, которые только оптические часы могут измерить с достаточной точностью.

Предложенные методы могли бы дать первое экспериментальное доказательство того, что само время может вести себя квантово-механически, предоставляя физикам новый способ исследования пересечения теории относительности и квантового мира.

Квантовая теория подразумевает совершенно иную фундаментальную структуру Вселенной. Если само время наследует эти квантовые особенности и может находиться в суперпозиции, когда никто не наблюдает, наука получит новое представление о скрытых механизмах работы природы и укажет на новые рубежи фундаментальной физики.

Недавно физик Флориан Нойкарт из Лейденского университета (Нидерланды) рассмотрел в эссе «проблему времени» и попытки ее решения. В результате он пришел к выводу, что время — производная от информации, а Вселенная — колоссальный архив данных, которые могут только накапливаться.