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新研究發(fā)現(xiàn)宇宙的基本時(shí)鐘

2020/7/20 8:04:21 來源:新浪科技 作者:葉傾城 責(zé)編:騎士

北京時(shí)間 7 月 20 日消息,據(jù)國外媒體報(bào)道,科學(xué)家最新研究表明,宇宙最小時(shí)鐘單位可能比我們想象的更大一些,宇宙存在一種類似時(shí)鐘的基本特性,其時(shí)鐘運(yùn)行與我們最好的原子時(shí)鐘產(chǎn)生交互作用。

像這樣的觀點(diǎn)有助于科學(xué)家更近一步做實(shí)驗(yàn),解釋宇宙萬物,形成一個(gè)整體框架,使 20 世紀(jì)物理學(xué)兩大支柱理論——量子力學(xué)和愛因斯坦相對論,協(xié)調(diào)一致,量子力學(xué)能夠觀測宇宙最小物體,愛因斯坦相對論則描述宇宙較大質(zhì)量天體的引力作用。

我們大多數(shù)人都能感到時(shí)間流逝,但時(shí)間究竟是什么?

美國賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)家馬丁 · 波約瓦德說:“我們無法描述時(shí)間的流逝,我們只知道隨著時(shí)間事物在變化,我們用時(shí)間來描述事物的變化過程。”

他強(qiáng)調(diào)稱,物理學(xué)對時(shí)間概念存在兩種相互沖突的觀點(diǎn),一種理論起源于量子力,它將時(shí)間燃燒為一個(gè)永不停止、以穩(wěn)定速度流動(dòng)的參數(shù);另一種理論則來自相對論,它揭示當(dāng)兩個(gè)觀察者以不同速度運(yùn)動(dòng)時(shí),時(shí)間可能會(huì)收縮或者膨脹。這兩種理論對事件的時(shí)間跨度變化存在不同的看法。

在多數(shù)情況下,這種差異并不是特別重要,量子力學(xué)和愛因斯坦相對論所描繪的獨(dú)立領(lǐng)域幾乎沒有重疊,但是某些天體,例如:黑洞,它將巨大的質(zhì)量凝聚成一個(gè)不可思議的小空間,如果沒有量子引力理論,就無法完全描述黑洞。

在量子引力的某些版本中,時(shí)間自身是被量子化的,這意味著它是由離散單位組成,也就是時(shí)間的基本周期。這就像宇宙中包含了一個(gè)潛在的場,為其內(nèi)部的一切設(shè)定最小的時(shí)鐘速率,這有點(diǎn)像著名的希格斯場,它產(chǎn)生了希格斯玻色子,而希格斯玻色子對其他粒子提供了質(zhì)量。但對于這個(gè)宇宙時(shí)鐘而言,它提供的不是質(zhì)量,而是時(shí)間。

波約瓦德和同事通過建立這樣的通用時(shí)鐘模型,能夠證明它對人類建造的原子鐘有一定的影響。人類建造的原子鐘利用某些原子的擺動(dòng)振蕩提供我們對時(shí)間的最佳測量,依據(jù)這個(gè)模型,原子鐘的滴答聲有時(shí)與通用時(shí)鐘并不同步。

這將有助于限定原子鐘測量時(shí)間的精度,意味著兩個(gè)不同的原子鐘最終可能會(huì)時(shí)間跨度的長短計(jì)算產(chǎn)生分歧。目前,基于最佳原子鐘的運(yùn)行狀況,我們可以將宇宙時(shí)鐘單位最小值設(shè)為 10^(-19)秒,這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在 6 月 19 日出版的《物理評論快報(bào)》上。

未參與這項(xiàng)研究工作的比利時(shí)布魯克斯自由大學(xué)量子物理學(xué)家埃斯特班 · 卡斯特羅 · 魯伊斯表明,他們的最新研究獲得一個(gè)理論上可以測量的實(shí)際邊界,這是非常神奇的,意味著能夠確定宇宙時(shí)鐘的單位大小。

這種類型的研究通常非常抽象,所以我們對觀測量子引力的具體結(jié)果很感興趣,這意味著未來有一天該理論將獲得驗(yàn)證。

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