Течение времени беспощадно, однако от того, как мы его измеряем, зависит многое. До сих пор у нас была лишь одна временная шкала, но теперь появился совершенно новый способ измерять время.
Время для нас — это количество колебаний маятника. Это количество отмечает время между прошлым и настоящим, а также между настоящим и будущим. Однако в квантовом мире такой подход сталкивается с проблемой — найти отправную точку в прошлом не так просто, а настоящее и вовсе часто размывается в тумане неопределенности.
Новый способ измерить время
По мнению исследователей из Университета Уппсалы в Швеции, потенциальное решение этой проблемы может быть найдено в самой форме самого квантового "тумана". Эксперименты физиков по изучению природы состояний Ридберга позволили создать новый способ измерения времени, который не требует точной начальной точки.
Атомы Ридберга - это атомы, которые содержат электроны в чрезвычайно высокоэнергетических состояниях, вращающиеся далеко от ядра. Их создают при помощи лазера, буквально накачивая обычные атомы энергией. Конечно, не каждая лазерная накачка должна раздувать атом до огромных размеров.
Перевод атомов в ридберговское состояние - удобный трюк для инженеров, например, когда речь идет о разработке новых компонентов для квантовых компьютеров. Излишне говорить, что физики накопили значительный объем информации о том, как движутся электроны, когда их переводят в ридберговское состояние. Однако эти атомы движутся совсем не так, как обычные. Математические правила, лежащие в основе их перемещений, называются волновым пакетом Ридберга.
Точно так же, как настоящие волны в пруду, несколько волновых пакетов Ридберга, распространяющихся в пространстве, создают интерференцию, в результате чего образуются уникальные узоры ряби. Бросьте достаточное количество волновых пакетов Ридберга в один и тот же атомный пруд, и каждый из этих уникальных паттернов будет представлять определенное время, необходимое для эволюции волновых пакетов в соответствии друг с другом.
Именно эти "отпечатки" времени физики намеревались исследовать. Их целью было показать, что созданные волновыми пакетами отпечатки были последовательными и достаточно надежными, чтобы стать основной нового способа измерения времени для квантового мира. Ученые смогли показать, что ни один из этих отпечатков не требует наличия отправной и конечной точки, при помощи которых можно было бы измерять время. Это скорее похоже на измерение забега неизвестного спринтера против нескольких конкурентов, бегущих с заданной скоростью.