När man mäter tid, vi antar normalt att klockor inte påverkar rum och tid, och att tiden kan mätas med oändlig noggrannhet vid närliggande punkter i rymden. Dock, Genom att kombinera kvantmekanik och Einsteins teori om allmän relativitetsteori har teoretiska fysiker från Wiens universitet och Österrikiska vetenskapsakademin visat en grundläggande begränsning för vår förmåga att mäta tid. Ju mer exakt en given klocka är, ju mer det "suddar ut" tidsflödet som mäts av närliggande klockor. Som en konsekvens, tiden som visas av klockorna är inte längre väldefinierad. Resultaten publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences i USA (PNAS).

I vardagen är vi vana vid tanken att egenskaper hos ett föremål kan vara kända med en godtycklig precision. Dock, inom kvantmekanik, en av de viktigaste teorierna inom modern fysik, Heisenbergs osäkerhetsprincip hävdar en grundläggande gräns för precisionen med vilken par av fysiska egenskaper kan kännas, som energin och tiden för en klocka.

Ju mer exakt klockan är, desto större är osäkerheten i dess energi. En godtyckligt exakt klocka skulle därför ha en obegränsad osäkerhet i sin energi. Detta blir viktigt när man inkluderar Einsteins allmänna relativitetsteori, den andra nyckelteorin i fysiken, in i bilden. Allmän relativitetsteori förutspår att tidens flöde förändras av närvaron av massor eller energikällor. Denna effekt, känd som "gravitationstidsdilatation", gör att tiden går långsammare nära ett föremål med stor energi, jämfört med situationen där objektet har en mindre energi.

Att sätta ihop bitarna

Genom att kombinera dessa principer från kvantmekanik och allmän relativitet, forskargruppen ledd av ?aslav Brukner från universitetet i Wien och Institutet för kvantoptik och kvantinformation visade en ny effekt i samspelet mellan de två grundläggande teorierna. Enligt kvantmekaniken, om vi har en mycket exakt klocka är dess energiosäkerhet mycket stor. På grund av allmän relativitet, ju större dess energiosäkerhet desto större är osäkerheten i tidsflödet i klockans grannskap. Att sätta ihop bitarna, forskarna visade att klockor placerade bredvid varandra nödvändigtvis stör varandra, vilket så småningom resulterar i ett "suddigt" tidsflöde. Denna begränsning i vår förmåga att mäta tid är universell, i den meningen att den är oberoende av den underliggande mekanismen hos klockorna eller materialet från vilket de är gjorda. "Våra resultat tyder på att vi måste ompröva våra idéer om tidens natur när både kvantmekanik och allmän relativitet beaktas", säger Esteban Castro, publikationens huvudförfattare.