美華裔科學(xué)家另類驗證相對論
日期：2010-09-25 09:21:52
超精度驗證相對論
置身越高老得越快
愛因斯坦相對論描述重力對時間流逝的影響，推斷時間流逝速度取決于人所處位置：時鐘距離重力源越遠(yuǎn)，運轉(zhuǎn)越快；反之，越靠近重力源，運轉(zhuǎn)越慢。
依照這一理論，美國科學(xué)家借助超級精準(zhǔn)時鐘驗證處于不同高度的時鐘速度變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所處位置越高，時間過得越快，或可理解為，人“老”得越快。
精化原子鐘
先前驗證相對論的實驗需借助火箭或者噴氣式飛機，因為只有當(dāng)速度足夠快，距離地球足夠遠(yuǎn)，才能記錄到兩個不同位置間時間流逝速度的細(xì)微差別。
但美國科羅拉多州國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院物理實驗室在桌面上驗證相對論，不同高度時間流逝速度的極細(xì)微差別由兩只超級精準(zhǔn)的原子鐘記錄。
實驗由華裔科學(xué)家詹姆斯·周欽文（音譯）引領(lǐng)的團隊操作完成。
今年初，為完成這項實驗，周欽文的團隊首先研制出一種超精準(zhǔn)原子鐘。這種原子鐘以單粒鋁原子為基準(zhǔn)，精準(zhǔn)度為運行37億年后誤差不超過正負(fù)1秒。
作為人類現(xiàn)有最精準(zhǔn)計時器，它的精準(zhǔn)程度超出先前最精準(zhǔn)汞原子鐘兩倍以上。
驗證兩相對
用鋁原子鐘驗證相對論的實驗結(jié)果將由9月24日出版的《科學(xué)》雜志發(fā)表，實驗梗概23日由雜志網(wǎng)站提前披露。
周欽文的研究團隊總共展開兩項實驗。
第一項實驗中，研究團隊把擺放整臺鋁原子鐘的桌子用液壓千斤頂平穩(wěn)升高33厘米，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，升高后的鋁原子鐘快于未升高桌面上另一臺鋁原子鐘，兩者差異為每79年快900億分之一秒。
這一結(jié)果論證了愛因斯坦有關(guān)距離重力源越遠(yuǎn)，時鐘運轉(zhuǎn)越快的理論。
第二項實驗中，研究團隊對鋁原子鐘內(nèi)的鋁原子施加不斷變化的電磁場，使鋁原子快速往復(fù)運動，結(jié)果顯示運動中的鋁原子鐘所示時間慢于靜止鋁原子鐘。
這一結(jié)果論證了愛因斯坦有關(guān)速度越快，時間越慢的理論。
衰老差異微
依照實驗結(jié)果推斷，一個人如果住得越高，“老”得越快。
周欽文說，一個生活在美國城市紐約102層帝國大廈樓頂上的人比生活在樓底大街上的人每秒衰老速度快1.04億分之一秒。
當(dāng)然，這種衰老速度差異微乎其微。
美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院發(fā)言人告訴英國《每日電訊報》記者：“差異如此之小，小到人類無法感知，但卻可以應(yīng)用于地球物理學(xué)或其他領(lǐng)域。”
《科學(xué)》雜志網(wǎng)站說，實驗提供不同高度時間差異的具體數(shù)據(jù)，可用于調(diào)整全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星所攜時鐘，使之更加精確。
周欽文說，相對論看似與人類日常生活無關(guān)，但相對影響力卻無處不在。
“每天，人們都在運動，如爬樓，”周欽文說，“有意思的是，對那些長期飛行的人來說，他們究竟是衰老得更慢還是更快？”
按照速度越快，時間越慢的理論，長期飛行者應(yīng)當(dāng)更年輕；而按照高度越高、時間越快的理論，他們又會比地面上的人衰老更快。
