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科学家测到了时间差异

www.creaders.net | 2022-02-28 22:13:08  大纪元 | 0条评论 | 查看/发表评论

  根据爱因斯坦的相对论,引力和速度都会造成时空的弯曲,导致不同空间内时间流逝速度的变化。科学家最近通过一项实验,测量到了仅一毫米空间尺度内时间的差异。 

科学家测到了时间差异

  引力和运动速度都可以改变时间,即造成时间的弯曲。

  这项实验的负责人美国联合实验室天体物理研究所(JILA)的物理学家叶君(Jun Ye,音译)告诉Vice网站:“从某种意义上说,我们证明的是时间和空间之间的联系。爱因斯坦的相对论告诉我们,时间就是空间,空间就是时间,时间是一个相对的概念,并不是一个绝对的概念。”

  现在科学家已经知道,任何不同的空间场内的时间都是有差异的(即时间弯曲),比如山脚下和山顶上、陆地上和海上,只要引力场不同,以及物体运动速度的不同,都会造成上面时间流逝速度的差异。只是对于人类生活的空间来说,这个差异很小,人们感觉不到。但是通过精密的仪器,现在科学家能够把这个差异测量出来。

  这个研究组通过高精确度的原子钟实现了这项测量上的突破。JILA是美国国家标准技术研究所(NIST)与科罗拉多大学波德分校(University of Colorado Boulder)合作的机构,在过去几十年来致力于原子钟的研究,在这个行业处于领先地位。

  2010年,JILA的科学家测量到相距33釐米两地之间的时间差异,这在当时也是一项重要的突破。十多年后的今天,他们通过追踪极低温下锶原子频率的变化,获得新的突破——测量到只有1毫米空间尺度内时间的差异。

  叶君解释说:“我们经常开玩笑说,‘我们一辈子活一百年,在这期间,你大脑内的时间比你脚上的时间快大约半微秒。’这对于人体范围来说微乎其微,谁会在意一百年内半微秒的时间差异?但是这对于地球的变化、驾驶飞船去火星甚至更远的星球来说,就很重要。”也就是说,在那样尺度范围的空间差异下,这些微小的时间差异就很明显,就要考虑到它们可能带来的后果。

  当人类乘坐太空船在太空中飞行的时候,太空船上的时间和地球上的时间流逝的速度不一样,可能比地球上快,也可能比地球上慢,这取决于飞船飞行的速度、以及与地球引力场的距离。当然这些因素十分复杂,这只是简单的一种理解。

  JILA研发的原子钟,准确度是石英表的数千亿倍。项目组说,假设这个钟在宇宙大爆炸那个时候启用,到今天它的误差还不到一秒。他们近年来发布的最新版本的原子钟,核心构件是一个约10万个锶原子的密闭室。如此精确的原子钟,在大量科研领域都有重要的用途,可以作为太空距离测量仪、太空船导航、协调相机同步拍摄照片、探测引力波,甚至通过衡量时间的差异,能探知不到一厘米的海拔差异。

  这份研究2月16日发表于《自然》(Nature)期刊。

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