
愛因斯坦的相對論看似與人類日常生活無關,但其影響力卻無處不在。相對論推測過兩種情況:其一是,當兩個時鐘位于地球表面不同海拔高度時,其受到的地球重力也不同。位于海拔更高處的時鐘,受到的重力更小,運行的速度更快,因此,時間也過得更快。第二個場景被科學家稱為“雙胞胎悖論”:雙胞胎中的一位乘火箭以近光速飛行了幾個月,回來后發(fā)現(xiàn)兄弟已垂垂老矣。去年9月,美國科學家借助超級精準時鐘驗證處于不同高度的時鐘速度變化,結果發(fā)現(xiàn)所處位置越高,時間過得越快,或可理解為,人“老”得越快。
全球最精準原子鐘
去年初,為完成這項實驗,科學家首先研制出了一對超精準的原子鐘,這對原子鐘以單粒鋁離子的滴答響聲為基準。其中一個原子鐘是目前全球最精確的計時工具,其精準度為運行37億年內(nèi)誤差不超過1秒。
這對鋁原子鐘,也被稱為“量子邏輯鐘”,因為它們的原理來源于實驗室量子計算機的邏輯決策制定技術。原子鐘由激光所操作,照射在鋁離子上的激光頻率比目前基于銫原子標準的原子鐘上使用的微波頻率高,因此,其準確度也更高。
驗證“時間膨脹”效應
美國科學家是如何驗證了愛因斯坦推測的這兩種場景?
在一個實驗中,研究人員將放置原子鐘的兩個桌子中的一個桌面升高了33厘米,結果發(fā)現(xiàn),位置低的原子鐘比位置高的原子鐘運行得更慢,79年內(nèi)大約慢了900億分之一秒。這一結果論證了愛因斯坦關于距離重力源越遠,時鐘運轉越快的理論。
在第二個實驗中,研究團隊對鋁原子鐘內(nèi)的鋁離子施加不斷變化的電磁場,使其快速往復運動,結果顯示,運動中的鋁原子鐘所示時間慢于靜止的鋁原子鐘。這一結果論證了愛因斯坦有關速度越快,時間越慢的理論。
衰老得快慢與高度有關
這項研究也和愛因斯坦的相對論不謀而合。測試結果發(fā)現(xiàn),距離地心越近,時間過得越慢,其原因主要是受到地心引力的影響。科學家們還據(jù)此推算,若是人一出生就住在102層樓的帝國大廈,將會比住在地面的人少活1.04億分之一秒。人老化是自然現(xiàn)象,不過你知道嗎,家住幾樓也會影響人衰老的快慢。盡管實際上,這種差異性非常小。
長期飛行的人會衰老得快嗎?
有意思的是,對那些長期飛行的人來說,他們究竟是衰老得更慢還是更快?按照速度越快,時間越慢的理論,長期飛行者應當更年輕;按照高度越高、時間越快的理論,他們又會比地面上的人衰老更快。
【責任編輯】蒲暉