新研究發(fā)現(xiàn)宇宙的基本時(shí)鐘

北京時(shí)間 7 月 20 日消息，據(jù)國(guó)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(wàn)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(ài)因斯坦相對(duì)論，協(xié)調(diào)一致，量子力學(xué)能夠觀測(cè)宇宙最小物體，愛(ài)因斯坦相對(duì)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(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)家馬丁 · 波約瓦德說(shuō)：“我們無(wú)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(lái)描述事物的變化過(guò)程?！?/p>

他強(qiáng)調(diào)稱，物理學(xué)對(duì)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(lái)自相對(duì)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(duì)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(ài)因斯坦相對(duì)論所描繪的獨(dú)立領(lǐng)域幾乎沒(méi)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(méi)有量子引力理論，就無(wú)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(chǎng)，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(chǎng)，它產(chǎn)生了希格斯玻色子，而希格斯玻色子對(duì)其他粒子提供了質(zhì)量。但對(duì)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(guò)建立這樣的通用時(shí)鐘模型，能夠證明它對(duì)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(duì)時(shí)間的最佳測(cè)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(cè)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(zhǎng)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(píng)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(cè)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(duì)觀測(cè)量子引力的具體結(jié)果很感興趣，這意味著未來(lái)有一天該理論將獲得驗(yàn)證。