Lors de la mesure du temps, nous supposons normalement que les horloges n'affectent pas l'espace et le temps, et que le temps peut être mesuré avec une précision infinie à des points voisins dans l'espace. Cependant, combinant la mécanique quantique et la théorie de la relativité générale d'Einstein, des physiciens théoriciens de l'Université de Vienne et de l'Académie autrichienne des sciences ont démontré une limitation fondamentale de notre capacité à mesurer le temps. Plus une horloge donnée est précise, plus il « brouille » l'écoulement du temps mesuré par les horloges voisines. En conséquence, l'heure indiquée par les horloges n'est plus bien définie. Les résultats sont publiés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique (PNAS).

Dans la vie de tous les jours, nous sommes habitués à l'idée que les propriétés d'un objet peuvent être connues avec une précision arbitraire. Cependant, en mécanique quantique, l'une des théories majeures de la physique moderne, Le principe d'incertitude de Heisenberg affirme une limite fondamentale à la précision avec laquelle des paires de propriétés physiques peuvent être connues, comme l'énergie et l'heure d'une horloge.

Plus l'horloge est précise, plus l'incertitude dans son énergie est grande. Une horloge arbitrairement précise aurait donc une incertitude illimitée sur son énergie. Cela devient important lorsque l'on inclut la théorie de la relativité générale d'Einstein, l'autre théorie clé de la physique, dans l'image. La relativité générale prédit que l'écoulement du temps est altéré par la présence de masses ou de sources d'énergie. Cet effet, connue sous le nom de "dilatation gravitationnelle du temps", ralentit le temps à proximité d'un objet de grande énergie, par rapport à la situation dans laquelle l'objet a une énergie plus petite.

Assembler les morceaux

Combinant ces principes de la mécanique quantique et de la relativité générale, l'équipe de recherche dirigée par ?aslav Brukner de l'Université de Vienne et de l'Institut d'optique quantique et d'information quantique a démontré un nouvel effet à l'interaction des deux théories fondamentales. Selon la mécanique quantique, si nous avons une horloge très précise, son incertitude énergétique est très grande. En raison de la relativité générale, plus son incertitude énergétique est grande, plus l'incertitude sur l'écoulement du temps au voisinage de l'horloge est grande. Assembler les morceaux, les chercheurs ont montré que des horloges placées les unes à côté des autres se dérangent forcément, aboutissant finalement à un écoulement de temps « flou ». Cette limitation de notre capacité à mesurer le temps est universelle, en ce sens qu'il est indépendant du mécanisme sous-jacent des horloges ou du matériau dont elles sont faites. "Nos résultats suggèrent que nous devons réexaminer nos idées sur la nature du temps lorsque la mécanique quantique et la relativité générale sont prises en compte", dit Esteban Castro, l'auteur principal de la publication.