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宇宙中存在一个基本时钟?‘yb体育网页版’

文章来源: yb体育网页版发布时间:2021-09-19 00:05
本文摘要:来源:原理 在物理学中,时间可被指出是第四维度。它是一个令人困惑的概念,物理学中的两个尤为最重要的理论在如何定义时间上具有根本性的冲突。 叙述微观粒子世界的量子力学指出,时间是相同的,它是普适且意味著的,就看起来一个会再次发生变更的背景。 但在叙述引力的广义相对论中,时间是“可塑的”,它能以怪异的方式变化,坐落于引力场有所不同方位的时钟不会以有所不同的速度“转动”。

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来源:原理  在物理学中,时间可被指出是第四维度。它是一个令人困惑的概念,物理学中的两个尤为最重要的理论在如何定义时间上具有根本性的冲突。  叙述微观粒子世界的量子力学指出,时间是相同的,它是普适且意味著的,就看起来一个会再次发生变更的背景。

但在叙述引力的广义相对论中,时间是“可塑的”,它能以怪异的方式变化,坐落于引力场有所不同方位的时钟不会以有所不同的速度“转动”。例如当附近大质量物体时,时钟“转动”的速度不会减慢,而这并不只是一种“怪异的学说”,在地球表面的时钟的确迟缓于正处于轨道卫星上的时钟。  当物理学家们企图将这两个理论融合成量子引力理论时,他们必需调和这两种对时间的叙述。

有的物理学家指出,要调和这种对立,也许我们无法将时间看作是倒数的不存在,而是线性的时间周期。  这一点子与粒子物理学中,基本粒子的特性可通过与其他粒子或场再次发生相互作用而取得的概念类似于。比如在宇宙的空间中,恣意都弥漫着希格斯场,粒子通过与希格斯场再次发生相互作用,就能取得质量。

那么是不是有可能粒子通过与某种不会周期性波动的场再次发生相互作用,而体验到了时间?其中波动的场的振荡周期就像一次有规律的“滴答”声,犹如现实世界中不会转动的时钟那样。  物理学家庞加莱,如果知道有这样一个基本时钟在我们的宇宙中为整个宇宙计时的话,那么它滴答旋转的速度一定十分慢。

而且与希格斯场一样,它也许还有有可能与物质相互作用,转变物理现象。  然而对于这样一个基本时钟,物理学家还缺少一个可用作叙述它的理论,同时他们至今仍没能参透时间的本质。

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因此,研究还包括基本时钟在内的有所不同时间机制,是协助物理学家制订新的理论的关键。  在一项新的研究中,物理学家将这个宇宙时钟想象出了一个量子振荡器,并对它的振荡周期展开了推论。

他们得出结论的结果指出,如果宇宙中显然有这样一个基本时钟,那么它的滴答频率必需多达每秒10³³次。这一结果被公开发表在了近期的《物理评论快报》上。

  在新的研究中,研究人员考虑到了两个以有所不同频率波动的量子振荡器,他们用较慢的那个振荡器来代表宇宙的基本时钟,用较快的振荡器来代表实验室中的可测量系统,比如原子钟中的原子。原子钟是目前最准确的时钟,他们建构一个能将这两个振荡器耦合在一起并再次发生相互作用的系统,探究了基本时钟对原子钟有可能产生的影响。

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  研究人员找到,这种相互作用不会造成两个振荡器渐渐丧失实时,使得原子钟都不有可能无限期地保持一个恒定的“滴答”周期,而是以点状的时间间隔运转。这为时钟的精度加添了一个基本的容许。这意味著,如果在这个精度无限大下对两个完全相同的原子钟展开测量,就不会找到它们的“滴答”声总有一天无法完全一致。

而通过这种不道德,研究人员证实:时间有一个基本周期,这个周期是对时间可被拆分出的终极无限大。  量子物理学禁令任何大于10⁻⁴³秒的时间,这个时间长度被称作普朗克时间,这是物理学家指出的最短的可测量时间长度。

如果知道不存在一个基本时钟,那么普朗克时间也许不会是一个合理的运转节奏。  研究人员利用上述的去同步化特性,推论出有基本时钟的振荡周期下限为10⁻³³秒,虽然它比普朗克时间大10¹⁰倍,乍看之下,这或许是一个极大的差距,但在一些物理学家眼中,这早已十分相似普朗克时间了。  我们目前有数的最准确原子时钟的“滴答”周期约是10⁻³³秒的10¹⁵倍。似乎,创立一个这样的时钟相比之下远超过了我们目前技术所能做的。

但利用新的研究中的模型,物理学家可以通过时钟间的不实时来测量时间,从而以求在更加较短的时间尺度上展开测量。  此外,搭配这种量子波动系统作为基本时钟模型的另一个益处在于,这样的系统与实验室中用于的时钟十分类似于,这些相近性能把基本时间问题带进一个更加抽象的环境中。

未来,更加准确的原子钟将能获取更加多关于宇宙运转的信息。


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