《科学》:美华裔科学家另类验证相对论

2010-9-25 09:09 来源: 新华网
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  爱因斯坦相对论描述重力对时间流逝的影响,推断时间流逝速度取决于人所处位置:时钟距离重力源越远,运转越快;反之,越靠近重力源,运转越慢。

  依照这一理论,美国科学家借助超级精准时钟验证处于不同高度的时钟速度变化,结果发现所处位置越高,时间过得越快,或可理解为,人“老”得越快。

精化原子钟

  先前验证相对论的实验需借助火箭或者喷气式飞机,因为只有当速度足够快,距离地球足够远,才能记录到两个不同位置间时间流逝速度的细微差别。

  但美国科罗拉多州国家标准与技术研究院物理实验室在桌面上验证相对论,不同高度时间流逝速度的极细微差别由两只超级精准的原子钟记录。

  实验由华裔科学家詹姆斯·周钦文(音译)引领的团队操作完成。

  今年初,为完成这项实验,周钦文的团队首先研制出一种超精准原子钟。这种原子钟以单粒铝原子为基准,精准度为运行37亿年后误差不超过正负1秒。

  作为人类现有最精准计时器,它的精准程度超出先前最精准汞原子钟两倍以上。

验证两相对

  用铝原子钟验证相对论的实验结果将由9月24日出版的《科学》杂志发表,实验梗概23日由杂志网站提前披露。

  周钦文的研究团队总共展开两项实验。

  第一项实验中,研究团队把摆放整台铝原子钟的桌子用液压千斤顶平稳升高33厘米,结果发现,升高后的铝原子钟快于未升高桌面上另一台铝原子钟,两者差异为每79年快900亿分之一秒。

  这一结果论证了爱因斯坦有关距离重力源越远,时钟运转越快的理论。

  第二项实验中,研究团队对铝原子钟内的铝原子施加不断变化的电磁场,使铝原子快速往复运动,结果显示运动中的铝原子钟所示时间慢于静止铝原子钟。

  这一结果论证了爱因斯坦有关速度越快,时间越慢的理论。

衰老差异微

  依照实验结果推断,一个人如果住得越高,“老”得越快。

  周钦文说,一个生活在美国城市纽约102层帝国大厦楼顶上的人比生活在楼底大街上的人每秒衰老速度快1.04亿分之一秒。

  当然,这种衰老速度差异微乎其微。

  美国国家标准与技术研究院发言人告诉英国《每日电讯报》记者:“差异如此之小,小到人类无法感知,但却可以应用于地球物理学或其他领域。”

  《科学》杂志网站说,实验提供不同高度时间差异的具体数据,可用于调整全球定位系统(GPS)卫星所携时钟,使之更加精确。

  周钦文说,相对论看似与人类日常生活无关,但相对影响力却无处不在。

  “每天,人们都在运动,如爬楼,”周钦文说,“有意思的是,对那些长期飞行的人来说,他们究竟是衰老得更慢还是更快?”

  按照速度越快,时间越慢的理论,长期飞行者应当更年轻;而按照高度越高、时间越快的理论,他们又会比地面上的人衰老更快。