Vaikka teoriassa aika voidaan jakaa äärettömän pieniin aikaväleihin, fyysisesti pienin aikaväli on Planckin aika, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin 10-43 sekuntia. Tämä lopullinen raja tarkoittaa, että kahta tapahtumaa ei voida erottaa tällä aikavälillä lyhyemmällä aikavälillä. Mutta nyt fyysikot ovat uudessa teoksessa tulleet siihen johtopäätökseen, että lyhyin fyysisesti merkityksellinen aikaväli voi tosiasiassa olla useita kertaluokkia pidempi kuin Planckin aika. Lisäksi fyysikot ovat osoittaneet, että tällaisen minimaalisen ajan olemassaolo muuttaa kvanttimekaniikan perusyhtälöitä, ja koska kvanttimekaniikka kuvaa kaikkia fysikaalisia järjestelmiä pienimmällä mittakaavalla, se muuttaa myös kaikkien kvanttimekaanisten järjestelmien kuvausta.
Waterloon yliopiston ja Kanadan Lethbridge-yliopiston tutkijat Mir Faisal, Egyptin Alexandria-yliopiston Mohammed Khalil ja Lethbridge-yliopiston Sauria Das ovat julkaissut artikkelin "Aikakristallit vähimmäisaikavarmuudesta" eurooppalaisessa lehdessä Physical Journal C.
"Voi olla, että maailmankaikkeudessa vähimmäisaika on tosiasiassa huomattavasti pidempi kuin Planckin aika, ja tämä voidaan varmistaa kokeellisesti", Faisal kertoi Phys.org: lle.
Planckin aika on niin lyhyt, ettei mikään koe ole koskaan ollut riittävän lähellä sen testaamiseen suoraan - tarkimmissa testeissä voidaan käyttää aikaväliä, joka on luokkaa 10–17 sekuntia.
Siitä huolimatta, Planckin ajan olemassaololle on vahva teoreettinen tuki erilaisissa lähestymistavoissa kvanttipainoon, kuten merkkijono-teoria, silmukkvanttipaino ja perturbatiivinen kvanttipaino. Lähes kaikissa näissä lähestymistavoissa oletetaan, että on mahdotonta mitata pienempää kuin Planckin pituutta, ja laajassa merkityksessä aika on myös lyhyempi kuin Planckin aika, koska Planckin aika määritellään ajaksi, joka kuluu kevyelle matkustaa yksi Planckin pituusyksikkö tyhjiössä.
Uusimpien teoreettisten tutkimusten tuloksena tutkijat tarkastelivat ajan rakenteen kysymystä - etenkin koskivat vanhaa kysymystä: onko aika diskreetti vai jatkuva?
"Odotimme työssämme, että aika on luonteeltaan diskreetti, ja ehdotimme myös tapoja kokeilla tätä olettamusta", Faisal sanoo.
Yksi mahdollinen testi sisältää vetyatomin spontaanin säteilynopeuden mittaamisen. Parannettu kvantimekaaninen yhtälö ennustaa epävarmuuden rajoissa hieman erilaisen spontaanin säteilynopeuden kuin perinteisen yhtälön avulla ennustettiin. Ehdotetut vaikutukset voidaan havaita myös hiukkasten ja epästabiilien ytimien rappeutumisnopeudessa.
Mainosvideo:
Tutkijat arvioivat spontaanin vetypäästöjen teoreettisen analyysin perusteella, että vähimmäisaikavälin tulisi olla useita kertaluokkia suurempi kuin Planckin aika, mutta enintään tietyn aikaisempien kokeiden määrittämän arvon. Lisäkokeet voivat alentaa tätä vähimmäisajan rajaa tai määrittää sen tarkan arvon.
Tutkijat spekuloivat myös, että ehdotetut muutokset kvantimekaniikan perusyhtälöihin voisivat muuttaa ajan määritelmää. He selittävät, että ajan rakenne voidaan nähdä kiteisenä, joka koostuu erillisistä, säännöllisesti toistuvista segmenteistä.
Filosofisella tasolla diskreetti aikaargumentti tarkoittaa, että käsitys ajastamme jatkuvasti virtaavana on vain illuusio.
"Fyysinen maailmankaikkeus on todella kuin kuva elokuvassa, ja pysäytyskuvasarja luo liikkuvien kuvien illuusion", Faisal sanoo. "Joten jos otamme tämän näkökulman vakavasti, tietoisesta fyysisen todellisuuden käsityksestämme, joka perustuu jatkuvaan liikkeeseen, tulee illuusio, jonka aikaansaa diskreetti matemaattinen rakenne."
"Tämä ehdotus tekee fyysisestä todellisuudesta platonisen luonteen", hän sanoo ja viittaa Platonin väitteeseen, jonka mukaan todellinen todellisuus on olemassa aisteistamme riippumattomasti. "Siitä huolimatta, toisin kuin muut platoonisen idealismin teoriat, ehdotuksemme voidaan testata kokeellisesti, ja sen voidaan katsoa johtuvan paitsi filosofiasta."