@ 2017.03.13 , 17:00

钟表越精准,时间就越模糊

时间很奇怪,不管我们怎么想,宇宙都没有一个主时钟在运行。这使得我们能够根据我们移动的方式和重力对我们的作用方式,来以不同的方法来体验时间。

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现在物理学家们将两大物理学理论结合起来,总结认为不仅时间并非普遍一致,而且我们拿来衡量时间的钟表会模糊它周围空间的时间流向。

别担心,这并不意味着你家墙上的时钟会让你老得更快。我们这里说的是高度精确实验中的计时器,比如原子钟。

来自奥地利维也纳大学和奥地利科学院的一队物理学家,利用量子力学和广义相对论来说明同一空间内,时钟测量精确度的增加也会导致它们对时间的扭曲增加。

从微观来描述宇宙,量子力学非常有用。此外它还能够预测一些违反我们日常生活经验直觉的事情。比如海森堡的不确定性原理,即某样东西的精确度增加后,其补充变数的测量就会变得没那么准确。比如你在时间和空间中对某样物体的定位越准确,那么你就越不确定它的动量。

这并不是人们聪不聪明或者测量工具是否更好的问题,而是宇宙的基本工作方式:感谢位置和动量之间的“不确定性”平衡,电子才不会撞上质子。另外一种思考方式则是:拥有超精密位置的物体需要我们顾及不断增加的可怕能量。

将它应用到假定的钟表里,就是一秒钟的分裂使我们对该钟表的能量变得不那么确定。

于是广义相对论就来了,感谢爱因斯坦,我们知道这是一种质量和能量之间的等价,即能量=质量乘以光速的平方。我们还知道时间和空间并没有联系,但这种时空却会受到影响,就好像它不止是一个空盒子;质量和能量能够让它“弯曲”。所以我们能看到引力透镜,即由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲。它还意味着质量能够通过引力时间膨胀来影响时间,即时间越接近引力源,那么它流逝的时间看起来就更慢。

不幸的是,虽然这些理论都有实验的支持,但它们却通常无法完美地搭配起来,这使得物理学家们开始思索能让它们同时正确的新理论。与此同时,我们也应继续理解理论对同一现象的描述方式,比如时间。新研究的成果就在于此。在这种情况下,物理学家们认为更详细地描述时间需要能量有增加的可能,从而反过来让计时设备周围的测量变得不那么精准。

研究员Esteban Castro说道:“我们的发现表明当我们考虑到量子力学和广义相对论的时候,需要重新思索我们对时间本质的看法。”

那么这对我们的日常生活有影响吗?也许它和许多理论物理一样,影响可能并不大。

当量子力学被应用到宏观物体上的时候,你不需要担心,用秒表来读秒并不会在你的手腕上开一个虫洞。这些发现只有在钟表比现有的更加发达时才会具备重要意义。

从理论上来说,这些发现能够帮助我们更好地了解周围的宇宙,并在某一天抓住时间的本质。

该发现被发表在《美国国家科学院院刊》上。

本文译自 Sciencealert,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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