科学家用超精准时钟验证相对论时间效应

科学家用超精准时钟验证相对论时间效应

引用

百度

等

9

来源

1.

https://xueshu.baidu.com/usercenter/data/paperhelp?cmd=paper_forward&longsign=35f916c8ed995d0d7975c7848d5ff6fe&title=CPT%20%EF%BD%9E%2887%29Rb-maser%E6%98%9F%E8%BD%BD%E9%92%9F%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%94%B5%E5%AD%90%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%A0%94%E7%A9%B6

2.

https://kepu.gmw.cn/2024-06/30/content_37411132.htm

3.

http://www.81.cn/yw_208727/16307274.html

4.

https://finance.sina.com.cn/tech/digi/2024-10-16/doc-incsuqsv3356527.shtml

5.

https://m.qianwenw.com/zaojudaquan/59802.html

6.

http://www.ccspublishing.org.cn/article/id/100023532

7.

http://www.news.cn/globe/2024-03/21/c_1310768008.htm

8.

https://www.editverse.com/zh-CN/%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AE%A1%E9%87%8F-%E5%8E%9F%E5%AD%90%E7%BA%A7%E7%B2%BE%E5%AF%86%E6%B5%8B%E9%87%8F/

9.

https://www.iivd.net/thread-74070-1-1.html

2024年，美国科罗拉多州国家标准与技术研究院物理实验室的华裔科学家詹姆斯·周钦文团队，使用超级精准的铝原子钟成功验证了爱因斯坦相对论中的时间膨胀效应。这一突破性的研究成果发表于《科学》杂志，为理解时间和空间的本质提供了新的视角。

根据爱因斯坦的相对论，时间和空间并不是绝对独立的，而是构成了一个统一的四维时空。在狭义相对论中，当物体接近光速运动时，其时间流逝会比静止状态慢，这种现象称为“时间膨胀”。而在广义相对论中，强引力场会导致时间流逝变慢。这意味着，在地球表面（引力较强）的时间比太空中（远离地球引力）的时间要慢一些。

詹姆斯·周钦文团队的实验设计非常巧妙。他们使用了目前世界上最精准的时钟之一——铝原子钟，这种时钟的精度可以达到每37亿年才误差1秒。实验中，他们将一个铝原子钟升高33厘米，然后观察两个时钟之间的时间差异。结果显示，位于较高位置的时钟确实比低位置的时钟运行得稍快，这种差异虽然极其微小，但已经足够被超精准的铝原子钟检测出来。

这一实验不仅验证了相对论的预测，更重要的是展示了人类对时间测量精度的极致追求。正如搜狐创始人张朝阳在知乎科普时所言：“时间和空间不是完全独立的，当接近光速运动时，时间和空间将会构成一个整体的‘四维时空’，时间受空间位置影响不能单独流淌。”

超精准时钟的应用前景令人兴奋。目前，精度最高的光学原子钟已经达到了百亿年误差1秒的惊人精度。这种超高精度的时钟不仅在卫星导航系统中发挥着核心作用，未来还有望在更多领域大显身手。

2022年，中国率先将一台“准工程化”的光钟放入了中国空间站梦天实验舱，成为世界首台在轨运行的空间光钟。这台光钟将用于提高卫星导航定位系统的精准度，更好地服务于国计民生。此外，空间光钟还有望用于验证相对论、引力波，寻找暗物质等基础科学问题，为人类探索宇宙奥秘提供新的工具。

詹姆斯·周钦文团队的实验再次证明了相对论的正确性，也展示了人类对时间本质的深刻理解。这类基础研究看似远离日常生活，实则不然。从医院远程手术到5G通信，从卫星导航到现代物理学前沿问题的探索，都离不开对时间的精确测量。正如张朝阳所说：“理论推理的研究非常重要，通过逻辑推理得到结论，会看到更全面、更深刻的图景。”

随着技术的不断进步，我们有理由相信，未来的时间测量精度还将继续提高，这将为人类带来更多惊喜和发现。