新一代超精确时钟证实时间并不绝对

时间:2020-03-02
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作者:网络



新一代超精确的时钟证明,爱因斯坦说得没错,时间不是绝对的。对于寻找万物统一理论的人而言,这恐怕不是个好消息。


在物理学中,有个理论非常受人尊崇:当两个观察者以恒定速度进行相对运动时,他们会感受到相同的物理学定律。这种狭义相对论的对称性被称为“洛伦兹不变性”。每个对称速度体都视自己为静态,他们会发现对方的时钟走得比较慢。这是时间膨胀效应。而爱因斯坦在广义相对论里补充道,若速度体受到的引力不同,它们的时钟也会走得不一样。


迄今为止,我们已经通过比较GPS卫星上的原子钟和地球上的原子钟,证实了这些观点。但众所周知,由相对论产生的偏差非常微小,因此还存在一种可能性,那就是我们手头的工具都不够精确。


时间很重要


新一代锶时钟非常精确,走上150亿年也不会有超过一秒钟的误差。研究人员采用光纤链路,检验伦敦、巴黎、德国布伦瑞克的锶时钟的时间膨胀。由于这些时钟在地球表面所处位置不同,其运行速率会略有差异。举例而言,赤道的时钟走得比北极的时钟慢。如果相对论正确,我们便能精确预测它们之间的差异。一天过后,巴黎和伦敦的时钟应该会产生5纳秒的差异。


测量过后,研究团队计算了α参数。如果没有违背洛伦兹不变性,那么α应当为0。最新计算结果非常接近0,小于10的-8次方。结果支持了洛伦兹不变性,且精确度提升了两倍。


目前,相对论仍居于神坛,未被撼动。对于需要用到精确时间测量技术的先进科技(如GPS系统和自动驾驶车辆)而言,锶时钟也是很好的工具。


不过,洛伦兹不变性的粉丝也别太得意。尽管目前没有任何证据能够推翻它,但全世界的物理学家都在继续寻找证据。推翻洛伦兹不变性会对科学家量化引力、理解暗物质和暗能量产生深远影响。


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