1.媒体来源:
外媒 The Science Times
2.记者署名:
Mark B.
3.完整新闻标题:
A New Timekeeping Theory Reconciles Einstein's Relativity and Quantum Clocks
4.完整新闻内文:
叠加是量子力学的特性之一,它解释了系统在观察或测量瞬间之前如何同时处于多种状态
。理论研究表明,这种现象会影响高精度时钟。
来自达特茅斯学院,圣安塞尔姆学院和圣塔克拉拉大学的团队对叠加以及它如何在原子钟
中产生称为“量子时间膨胀”的修正进行了研究。他们的论文发表在10月23日星期五的《
自然通讯》杂志上,可能能调和爱因斯坦相对论和量子力学效应关于时间特性的理论预测
。
量子时间膨胀
“每当开发出更好的时钟时,我们都会学到一些关于世界的新知识,”达特茅斯学会会员
的初级研究员,Alexander Smith分享道。Smith也是达特茅斯以及圣安瑟姆学院的物理学助
理教授。他解释了爱因斯坦相对论和量子力学共同作用下的量子时间膨胀,为在这两大理
论的交汇处检验物理学提供了独特的机会。
爱因斯坦也许以他的相对论而闻名,它实际上是两种相对论的结合-狭义相对论和广义相对
论。这些理论在很大程度上改变了古典物理学和艾萨克·牛顿的定义的力学理论。它的主
要主张包括时空作为由时间和空间组成的实体。他的一项实验说明了时间的膨胀-时钟的时
间取决于其运动的速度,使其变成相对的。随着移动速度的加快,其滴答声的速率开始降
低。这在很大程度上不同于牛顿提出的线性和绝对时间性质。
另一方面,量子力学试图在原子和亚原子尺度上表征物质和能量的行为。它试图用古典物
理学的预测来解释那些未被涵盖或与之形成鲜明对比的现象。尽管相对论大部分仍然是古
典的,主要是因为它保持了因果律,而量子力学却没有。在量子力学的背景下,时钟可以
以两种不同的速度或叠加态运动。
处于两个物理学的十字路口
为了得出量子时间膨胀理论,研究人员将量子信息科学研究中得到的现代方法与1980年代
的研究相结合,提出了如何用量子重力理论来表征时间。
该研究的合著者,圣塔克拉拉大学的讲师Mehdi Ahmadi解释说:“几十年来,物理学家一
直试图在量子理论中加入时间的动力学性质。”在他们的研究中,他们预言了相对论时间
膨胀的可能校正,这是由于观察这种行为的时钟是在量子力学的背景下得出的。
他们在模型中引用的时钟无法通过常规计时设备中使用的机械零件或振荡器来运作。如果
原子表现出叠加,同时以不同的速度运动,则其寿命将改变(增加或减少),具体取决于
叠加系统相对于参考原子在定义的速度下的性质。
5.完整新闻连结 (或短网址):
https://www.sciencetimes.com/articles/27859/20201023/new-timekeeping-theory-reconciles-einsteins-relativity-quantum-clocks.htm
6.备注:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18264-4