愛因斯坦的相對(duì)論看似與人類日常生活無(wú)關(guān),但其影響力卻無(wú)處不在。相對(duì)論推測(cè)過(guò)兩種情況:其一是,當(dāng)兩個(gè)時(shí)鐘位于地球表面不同海拔高度時(shí),其受到的地球重力也不同。位于海拔更高處的時(shí)鐘,受到的重力更小,運(yùn)行的速度更快,因此,時(shí)間也過(guò)得更快。第二個(gè)場(chǎng)景被科學(xué)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(gè)月,回來(lái)后發(fā)現(xiàn)兄弟已垂垂老矣。去年9月,美國(guó)科學(xué)家借助超級(jí)精準(zhǔn)時(shí)鐘驗(yàn)證處于不同高度的時(shí)鐘速度變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所處位置越高,時(shí)間過(guò)得越快,或可理解為,人“老”得越快。
全球最精準(zhǔn)原子鐘
去年初,為完成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),科學(xué)家首先研制出了一對(duì)超精準(zhǔn)的原子鐘,這對(duì)原子鐘以單粒鋁離子的滴答響聲為基準(zhǔn)。其中一個(gè)原子鐘是目前全球最精確的計(jì)時(shí)工具,其精準(zhǔn)度為運(yùn)行37億年內(nèi)誤差不超過(guò)1秒。
這對(duì)鋁原子鐘,也被稱為“量子邏輯鐘”,因?yàn)樗鼈兊脑韥?lái)源于實(shí)驗(yàn)室量子計(jì)算機(jī)的邏輯決策制定技術(shù)。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(biāo)準(zhǔn)的原子鐘上使用的微波頻率高,因此,其準(zhǔn)確度也更高。
驗(yàn)證“時(shí)間膨脹”效應(yīng)
美國(guó)科學(xué)家是如何驗(yàn)證了愛因斯坦推測(cè)的這兩種場(chǎng)景?
在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,研究人員將放置原子鐘的兩個(gè)桌子中的一個(gè)桌面升高了33厘米,結(jié)果發(fā)現(xiàn),位置低的原子鐘比位置高的原子鐘運(yùn)行得更慢,79年內(nèi)大約慢了900億分之一秒。這一結(jié)果論證了愛因斯坦關(guān)于距離重力源越遠(yuǎn),時(shí)鐘運(yùn)轉(zhuǎn)越快的理論。
在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)鋁原子鐘內(nèi)的鋁離子施加不斷變化的電磁場(chǎng),使其快速往復(fù)運(yùn)動(dòng),結(jié)果顯示,運(yùn)動(dòng)中的鋁原子鐘所示時(shí)間慢于靜止的鋁原子鐘。這一結(jié)果論證了愛因斯坦有關(guān)速度越快,時(shí)間越慢的理論。
衰老得快慢與高度有關(guān)
這項(xiàng)研究也和愛因斯坦的相對(duì)論不謀而合。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),距離地心越近,時(shí)間過(guò)得越慢,其原因主要是受到地心引力的影響??茖W(xué)家們還據(jù)此推算,若是人一出生就住在102層樓的帝國(guó)大廈,將會(huì)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(guò)你知道嗎,家住幾樓也會(huì)影響人衰老的快慢。盡管實(shí)際上,這種差異性非常小。
長(zhǎng)期飛行的人會(huì)衰老得快嗎?
有意思的是,對(duì)那些長(zhǎng)期飛行的人來(lái)說(shuō),他們究竟是衰老得更慢還是更快?按照速度越快,時(shí)間越慢的理論,長(zhǎng)期飛行者應(yīng)當(dāng)更年輕;按照高度越高、時(shí)間越快的理論,他們又會(huì)比地面上的人衰老更快。
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