研究人员考虑了爱因斯坦相对论之外的量子效应，对时间的性质作出了新预测——一种被称为“叠加”的量子力学现象会影响高精度时钟的计时。
《自然通讯》杂志当地时间10月23日发文称，美国达特茅斯学院（DC）、圣安瑟姆学院（SAU）和圣克拉拉大学（SCU）的研究人员在物理学理论研究方面取得突破。
他们考虑了爱因斯坦相对论之外的量子效应，对时间的性质作出了新预测——一种被称为“叠加”的量子力学现象会影响高精度时钟的计时。
“叠加”是指原子在同一时间以一种以上状态存在的能力。它会导致原子钟的修正，即量子时间膨胀。
“每当开发出更精确的时钟，人类就会对世界有新的认识。”SAU物理学助理教授、DC兼任助理教授、项目负责人Alexander Smith说，“量子时间膨胀是量子力学和爱因斯坦相对论的结果，这为基础物理相关研究创造了新的可能性。”
20世纪初，爱因斯坦“绘制”了关于时间和空间的革命性图景。他指出，时钟经历的时间取决于它“滴答”跳动的速度。这完全背离了牛顿提出的“时间绝对概念”。
量子力学是控制原子领域的运动理论。在量子力学领域，时钟仿佛是以两种不同速度同时运动——这就是速度的“量子叠加”。Smith等考虑了这种可能性，并提出了计时的概率理论，从而引出了量子时间膨胀的预测。
碳年代测定法是借助原子的衰变确定有机物年龄的方法。类似的，被激发原子的寿命就像一台时钟。如果这样一个原子以不同速度叠加运动，它的寿命将发生改变——具体取决于以一定速度运动的原子的叠加性质。原子寿命的修正尺度是非常微观的，人类还无法对其进行合理测量。
然而，一旦科学家能够解释这种效应，就能用最先进的原子钟来测量量子时间膨胀。研究人员表示，虽然该研究在理论方面取得了巨大进展，但想要完全理解量子时间膨胀还为时过早。
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然通讯》期刊编号：2041-1723
原文链接：
https://phys.org/news/2020-10-timekeeping-theory-combines-quantum-clocks.html
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