愛因斯坦神預言的“時間膨脹”，如今被測得明明白白

愛因斯坦在他的廣義相對論中預言了一種叫做“時間膨脹”的東西，即在兩個不同的引力作用下，兩個時鐘總是以不同的速度滴答。

此后，在許多實驗中都觀察到了這種效應，但現在科學家們以迄今為止最小的規模記錄了它。

這一結果是通過使用相距僅一毫米（0.04英寸）的超精密原子鐘實現的。在收集了90個小時的數據后，該團隊得到的讀數比以前任何類似的測量都要精確50倍。

科學家測量了約10萬個超冷鍶原子云的紅移。紅移顯示了原子的輻射頻率在電磁波譜上的變化--或者換句話說，原子鐘滴答作響的速度。雖然在這個微小的距離上，紅移的差異只有0.0000000000000000001左右，但這與廣義相對論的預測是一致的。

當然，尺度越小、越精確，人們就越依賴量子力學來解釋發生了什么。研究人員希望，他們的新讀數開辟了一條道路，以了解更多關于時空曲率--我們體驗到的重力--如何根據量子物理學影響粒子的特性。

來自科羅拉多大學博爾德分校的物理學家Jun Ye說：“最重要和令人興奮的結果是，我們有可能將量子物理學與重力聯系起來，例如，當粒子分布在彎曲時空的不同位置時，用量子物理學來探測復雜的物理學。”

這項時間膨脹研究之所以如此令人興奮，部分原因在于它為未來更加精確的原子鐘指明了方向，給科學家們提供了一個可以改進的藍圖，以便在越來越小的尺度上進行測量。

在過去的幾十年里，原子鐘已經取得了長足進步，然而還有很多事情要做。

該研究論文題為"Resolving the gravitational redshift across a millimetre-scale atomic sample"，已發表在《自然》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04349-7

標簽： 時間膨脹 愛因斯坦