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住得越高老得越快?

2012-03-29 09:47:26

文/杨洋

 

  爱因斯坦的相对论看似与人类日常生活无关,但其影响力却无处不在。相对论推测过两种情况:其一是,当两个时钟位于地球表面不同海拔高度时,其受到的地球重力也不同。位于海拔更高处的时钟,受到的重力更小,运行的速度更快,因此,时间也过得更快。第二个场景被科学家称为双胞胎悖论:双胞胎中的一位乘火箭以近光速飞行了几个月,回来后发现兄弟已垂垂老矣。去年9月,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,人得越快。

 

  全球最精准原子钟

 

  去年初,为完成这项实验,科学家首先研制出了一对超精准的原子钟,这对原子钟以单粒铝离子的滴答响声为基准。其中一个原子钟是目前全球最精确的计时工具,其精准度为运行37亿年内误差不超过1秒。

 

  这对铝原子钟,也被称为量子逻辑钟,因为它们的原理来源于实验室量子计算机的逻辑决策制定技术。原子钟由激光所操作,照射在铝离子上的激光频率比目前基于铯原子标准的原子钟上使用的微波频率高,因此,其准确度也更高。

 

  验证“时间膨胀”效应

 

  美国科学家是如何验证了爱因斯坦推测的这两种场景?

 

  在一个实验中,研究人员将放置原子钟的两个桌子中的一个桌面升高了33厘米,结果发现,位置低的原子钟比位置高的原子钟运行得更慢,79年内大约慢了900亿分之一秒。这一结果论证了爱因斯坦关于距离重力源越远,时钟运转越快的理论。

 

  在第二个实验中,研究团队对铝原子钟内的铝离子施加不断变化的电磁场,使其快速往复运动,结果显示,运动中的铝原子钟所示时间慢于静止的铝原子钟。这一结果论证了爱因斯坦有关速度越快,时间越慢的理论。

 

  衰老得快慢与高度有关

 

  这项研究也和爱因斯坦的相对论不谋而合。测试结果发现,距离地心越近,时间过得越慢,其原因主要是受到地心引力的影响。科学家们还据此推算,若是人一出生就住在102层楼的帝国大厦,将会比住在地面的人少活1.04亿分之一秒。人老化是自然现象,不过你知道吗,家住几楼也会影响人衰老的快慢。尽管实际上,这种差异性非常小。

 

  长期飞行的人会衰老得快吗?

 

  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;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。

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