科學家測到毫米空間內的時間差異

根據愛因斯坦的相對論，引力和速度都會造成時空的彎曲，導致不同空間內時間流逝速度的變化。科學家最近通過一項實驗，測量到了僅一毫米空間尺度內時間的差異。

這項實驗的負責人美國聯合實驗室天體物理研究所（JILA）的物理學家葉君（Jun Ye，音譯）告訴Vice網站：「從某種意義上說，我們證明的是時間和空間之間的聯繫。愛因斯坦的相對論告訴我們，時間就是空間，空間就是時間，時間是一個相對的概念，並不是一個絕對的概念。」

現在科學家已經知道，任何不同的空間場內的時間都是有差異的（即時間彎曲），比如山腳下和山頂上、陸地上和海上，只要引力場不同，以及物體運動速度的不同，都會造成上面時間流逝速度的差異。只是對於人類生活的空間來說，這個差異很小，人們感覺不到。但是通過精密的儀器，現在科學家能夠把這個差異測量出來。

這個研究組通過高精確度的原子鐘實現了這項測量上的突破。JILA是美國國家標準技術研究所（NIST）與科羅拉多大學波德分校（University of Colorado Boulder）合作的機構，在過去幾十年來致力於原子鐘的研究，在這個行業處於領先地位。

2010年，JILA的科學家測量到相距33釐米兩地之間的時間差異，這在當時也是一項重要的突破。十多年後的今天，他們通過追蹤極低溫下鍶原子頻率的變化，獲得新的突破——測量到只有1毫米空間尺度內時間的差異。

葉君解釋說：「我們經常開玩笑說，『我們一輩子活一百年，在這期間，你大腦內的時間比你腳上的時間快大約半微秒。』這對於人體範圍來說微乎其微，誰會在意一百年內半微秒的時間差異？但是這對於地球的變化、駕駛飛船去火星甚至更遠的星球來說，就很重要。」也就是說，在那樣尺度範圍的空間差異下，這些微小的時間差異就很明顯，就要考慮到它們可能帶來的後果。

當人類乘坐太空船在太空中飛行的時候，太空船上的時間和地球上的時間流逝的速度不一樣，可能比地球上快，也可能比地球上慢，這取決於飛船飛行的速度、以及與地球引力場的距離。當然這些因素十分複雜，這只是簡單的一種理解。

JILA研發的原子鐘，準確度是石英表的數千億倍。項目組說，假設這個鐘在宇宙大爆炸那個時候啟用，到今天它的誤差還不到一秒。他們近年來發布的最新版本的原子鐘，核心構件是一個約10萬個鍶原子的密閉室。如此精確的原子鐘，在大量科研領域都有重要的用途，可以作為太空距離測量儀、太空船導航、協調相機同步拍攝照片、探測引力波，甚至通過衡量時間的差異，能探知不到一釐米的海拔差異。

這份研究2月16日發表於《自然》（Nature）期刊。#

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