新研究发现宇宙的基本时钟

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发布时间:2020-07-21 01:52

北京时间 7 月 20 日消息,据国外媒体报道,科学家最新研究表明,宇宙最小时钟单位可能比我们想象的更大一些,宇宙存在一种类似时钟的基本特性,其时钟运行与我们最好的原子时钟产生交互作用。

像这样的观点有助于科学家更近一步做实验,解释宇宙万物,形成一个整体框架,使 20 世纪物理学两大支柱理论——量子力学和爱因斯坦相对论,协调一致,量子力学能够观测宇宙最小物体,爱因斯坦相对论则描述宇宙较大质量天体的引力作用。

我们大多数人都能感到时间流逝,但时间究竟是什么?

美国宾夕法尼亚州立大学物理学家马丁 · 波约瓦德说:“我们无法描述时间的流逝,我们只知道随着时间事物在变化,我们用时间来描述事物的变化过程。”

他强调称,物理学对时间概念存在两种相互冲突的观点,一种理论起源于量子力这,它将时间燃烧哟一个永不停止、以稳定速度流动的参数;另一种理论则来自相对论,它揭示当两个观察者以不同速度运动时,时间可能会收缩或者膨胀。这两种理论对事件的时间跨度变化存在不同的看法。

在多数情况下,这种差异并不是特别重要,量子力学和爱因斯坦相对论所描绘的独立领域几乎没有重叠,但是某些天体,例如:黑洞,它将巨大的质量凝聚成一个不可思议的小空间,如果没有量子引力理论,就无法完全描述黑洞。

在量子引力的某些版本中,时间自身是被量子化的,这意味着它是由离散单位组成,也就是时间的基本周期。这就像宇宙中包含了一个潜在的场,为其内部的一切设定最小的时钟速率,这有点像著名的希格斯场,它产生了希格斯玻色子,而希格斯玻色子对其他粒子提供了质量。但对于这个宇宙时钟而言,它提供的不是质量,而是时间。

波约瓦德和同事通过建立这样的通用时钟模型,能够证明它对人类建造的原子钟有一定的影响。人类建造的原子钟利用某些原子的摆动振荡提供我们对时间的最佳测量,依据这个模型,原子钟的滴答声有时与通用时钟并不同步。

这将有助于限定原子钟测量时间的精度,意味着两个不同的原子钟最终可能会时间跨度的长短计算产生分歧。目前,基于最佳原子钟的运行状况,我们可以将宇宙时钟单位最小值为 10^(-19)秒,这项最新研究报告发表在 6 月 19 日出版的《物理评论快报》上。

未参与这项研究工作的比利时布鲁克斯自由大学量子物理学家埃斯特班 · 卡斯特罗 · 鲁伊斯表明,他们的最新研究获得一个理论上可以测量的实际边界,这是非常神奇的,意味着能够确定宇宙时钟的单位大小。

这种类型的研究通常非常抽象,所以我们对观测量子引力的具体结果很感兴趣,这意味着未来有一天该理论将获得验证。

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