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新一代超精確時鐘證實時間並不絕對

新一代超精確的時鐘證明,愛因斯坦說得沒錯,時間不是絕對的。對於尋找萬物統一理論的人而言,這恐怕不是個好消息。

在物理學中,有個理論非常受人尊崇:當兩個觀察者以恆定速度進行相對運動時,他們會感受到相同的物理學定律。這種狹義相對論的對稱性被稱為“洛倫茲不變性”。每個對稱速度體都視自己為靜態,他們會發現對方的時鐘走得比較慢。這是時間膨脹效應。而愛因斯坦在廣義相對論裡補充道,若速度體受到的引力不同,它們的時鐘也會走得不一樣。

迄今為止,我們已經通過比較GPS衛星上的原子鐘和地球上的原子鐘,證實了這些觀點。但眾所周知,由相對論產生的偏差非常微小,因此還存在一種可能性,那就是我們手頭的工具都不夠精確。

時間很重要
新一代鍶時鐘非常精確,走上150億年也不會有超過一秒鐘的誤差。研究人員採用光纖鏈路,檢驗倫敦、巴黎、德國布倫瑞克的鍶時鐘的時間膨脹。由於這些時鐘在地球表面所處位置不同,其運行速率會略有差異。舉例而言,赤道的時鐘走得比北極的時鐘慢。如果相對論正確,我們便能精確預測它們之間的差異。一天過後,巴黎和倫敦的時鐘應該會產生5納秒的差異。

測量過後,研究團隊計算了α參數。如果沒有違背洛倫茲不變性,那麼α應當為0。最新計算結果非常接近0,小於10的-8次方。結果支持了洛倫茲不變性,且精確度提升了兩倍。

目前,相對論仍居於神壇,未被撼動。對於需要用到精確時間測量技術的先進科技(如GPS系統和自動駕駛車輛)而言,鍶時鐘也是很好的工具。

不過,洛倫茲不變性的粉絲也別太得意。儘管目前沒有任何證據能夠推翻它,但全世界的物理學家都在繼續尋找證據。推翻洛倫茲不變性會對科學家量化引力、理解暗物質和暗能量產生深遠影響。

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