Hoewel de tijd in theorie kan worden verdeeld in oneindig kleine intervallen, is het kleinste fysiek betekenisvolle tijdsinterval de Planck-tijd, die ongeveer gelijk is aan 10-43 seconden. Deze laatste limiet betekent dat de twee gebeurtenissen niet kunnen worden gescheiden door een tijd die kleiner is dan dit interval. Maar nu, in een nieuw werk, zijn natuurkundigen tot de conclusie gekomen dat het kortste fysiek zinvolle tijdsinterval in feite verscheidene ordes van grootte langer kan zijn dan de tijd van Planck. Bovendien hebben natuurkundigen aangetoond dat het bestaan van een dergelijke minimale tijd de basisvergelijkingen van de kwantummechanica verandert, en aangezien de kwantummechanica alle fysische systemen op de kleinste schaal beschrijft, verandert het ook de beschrijving van alle kwantummechanische systemen.
Wetenschappers Mir Faisal van de Universiteit van Waterloo en de Universiteit van Lethbridge in Canada, Mohammed Khalil van de Universiteit van Alexandrië in Egypte en Sauria Das van de Universiteit van Lethbridge hebben een artikel gepubliceerd met de titel "Time Crystals from Minimal Time Uncertainty" in het Europese tijdschrift Physical Journal C.
"Het kan zijn dat in het heelal de minimale tijdschaal eigenlijk veel langer is dan die van Planck, en dit kan experimenteel worden geverifieerd", vertelde Faisal aan Phys.org.
De tijd van Planck is zo kort dat geen enkel experiment ooit dichtbij genoeg is geweest om het direct te testen - de meest nauwkeurige tests hebben toegang tot een tijdsinterval in de orde van 10-17 seconden.
Er is echter een sterke theoretische ondersteuning voor het bestaan van Planck-tijd in verschillende benaderingen van kwantumzwaartekracht, zoals snaartheorie, luskwantumzwaartekracht en perturbatieve kwantumzwaartekracht. Bijna al deze benaderingen gaan ervan uit dat het onmogelijk is om lengte te meten die kleiner is dan de lengte van Planck, en in bredere zin is de tijd ook korter dan die van Planck, aangezien de tijd van Planck wordt gedefinieerd als de tijd die het licht nodig heeft om een eenheid van Plancks lengte in een vacuüm af te leggen.
Omringd met de nieuwste theoretische studies, onderzochten wetenschappers de vraag van de structuur van tijd - in het bijzonder raakten ze de oude vraag aan: is tijd discreet of continu?
"In ons werk gingen we ervan uit dat tijd discreet van aard is, en stelden we ook manieren voor om deze aanname experimenteel te testen", zegt Faisal.
Een mogelijke test betreft het meten van de snelheid van spontane emissie van een waterstofatoom. De verbeterde kwantummechanische vergelijking voorspelt een iets andere snelheid van spontane emissie dan voorspeld door de conventionele vergelijking, binnen een bereik van onzekerheid. De voorgestelde effecten zijn ook waar te nemen in de vervalsnelheid van deeltjes en onstabiele kernen.
Promotie video:
Op basis van hun theoretische analyse van spontane waterstofemissie, schatten wetenschappers dat het minimale tijdsinterval enkele ordes van grootte langer zou moeten zijn dan de tijd van Planck, maar niet meer dan een bepaalde waarde die is vastgesteld door eerdere experimenten. Verdere experimenten kunnen deze limiet van de minimumtijd verlagen of de exacte waarde ervan bepalen.
Wetenschappers speculeren ook dat de voorgestelde veranderingen in de basisvergelijkingen van de kwantummechanica de definitie van tijd zouden kunnen veranderen. Ze leggen uit dat de structuur van tijd kan worden gezien als kristallijn, bestaande uit discrete, regelmatig herhalende segmenten.
Op een meer filosofisch niveau betekent het discrete tijdargument dat onze perceptie van tijd als iets dat constant stroomt, slechts een illusie is.
"Het fysieke universum is echt als een foto in een film, met een reeks stilstaande beelden die de illusie van bewegende beelden wekken", zegt Faisal. "Dus als we dit standpunt serieus nemen, zal onze bewuste perceptie van de fysieke realiteit, gebaseerd op continue beweging, een illusie worden die wordt voortgebracht door de discrete wiskundige structuur die aan de tijd ten grondslag ligt."
"Dit voorstel maakt de fysieke realiteit platonisch van aard", zegt hij, wijzend op Plato's argument dat de echte realiteit onafhankelijk van onze zintuigen bestaat. "Niettemin kan ons voorstel, in tegenstelling tot andere theorieën van platonisch idealisme, experimenteel worden getest en niet alleen worden toegeschreven aan de filosofie."
