除了相對論效應之外，時鐘還會受到量子疊加的影響

2020-10-28 煎蛋

根據達特茅斯學院，聖安塞爾姆學院和聖塔克拉拉大學的理論研究，量子疊加現象會影響到高精度時鐘的計時結果。

描述這種效應的研究表明，疊加(一個原子同時存在於多個狀態中的能力)導致不同的原子鐘出現偏差，亦即「量子時間膨脹」。

這項發表在《自然通訊》上的研究考慮了相對論之外的量子效應，從而為時間本質提供了新的思考方向。

「每當開發出更好的計時器時，我們都會學到些新東西，」聖安瑟姆學院物理學助理教授，達特茅斯學院兼職助理教授亞歷山大·史密斯說， 「量子時間膨脹是量子力學和愛因斯坦相對論的結果，因此提供了基礎物理規律在交叉領域的嶄新可能性。」

1900年代初期，愛因斯坦(Albert Einstein)發現時鐘的計時和參考系相關，展示了時空的革命性畫面——相對速度快的參考系裡，時鐘指針的運行速度變慢。這與艾薩克·牛頓爵士絕對的時間觀念完全不同。

量子力學則允許時鐘指針以兩種不同的速度運行：速度的量子「疊加」。新論文考慮了這種可能性，並提供了一種計時概率理論，從而導致了對量子時間膨脹的預言。

就像碳定年技術依靠衰變原子來確定有機物的年齡一樣，原子壽命本身也是一種時鐘。如果原子以不同速度衰變，則其壽命將取決於相對參考系的移動速度和原子的疊加性質。

根據估算，量子時間膨脹效應尚無法產生對人類有意義的測量結果。但是，正如量子力學在現代醫學成像，計算和顯微技術中發揮的作用，誰又能知道未來的走向呢。

https://phys.org/news/2020-10-timekeeping-theory-combines-quantum-clocks.html

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  • 疊加現象的量子力學現象會影響高精度時鐘的計時
    根據達特茅斯學院、聖安塞爾姆學院和聖塔克拉拉大學的理論研究，一種稱為疊加現象的量子力學現象會影響高精度時鐘的計時。新的研究發現，這導致原子鐘的校正，稱為「量子時間膨脹」。描述這種效應的研究表明，疊加（一個原子同時存在於多個狀態中的能力）導致原子鐘中的一種校正，稱為「量子時間膨脹」。這項發表在《自然通訊》雜誌上的研究考慮了愛因斯坦相對論之外的量子效應，從而對時間的本質做出了新的預測。
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    根據達特茅斯學院，聖安塞爾姆學院和聖塔克拉拉大學的理論研究，一種稱為疊加現象的量子力學現象會影響高精度時鐘的計時研究描述的效果顯示，疊加的一個原子的能力在一個以上的狀態在同一存在時間-leads在校正原子鐘稱為「量子時間膨脹」。這項發表在《自然通訊》雜誌上的研究考慮了愛因斯坦相對論之外的量子效應，從而對時間的本質做出了新的預測。
  • 量子力學對計時準確性的影響
    量子力學對原子鐘的影響，導致了量子時間膨脹。他們考慮了愛因斯坦相對論之外的量子效應，對時間的性質作出了新預測——一種被稱為「疊加」的量子力學現象會影響高精度時鐘的計時。「疊加」是指原子在同一時間以一種以上狀態存在的能力。它會導致原子鐘的修正，即量子時間膨脹。「每當開發出更精確的時鐘，人類就會對世界有新的認識。」
  • 量子力學是如何響影計時準確的？
    量子力學對原子鐘的影響，導致了量子時間膨脹。他們考慮了愛因斯坦相對論之外的量子效應，對時間的性質作出了新預測——一種被稱為「疊加」的量子力學現象會影響高精度時鐘的計時。「疊加」是指原子在同一時間以一種以上狀態存在的能力。它會導致原子鐘的修正，即量子時間膨脹。「每當開發出更精確的時鐘，人類就會對世界有新的認識。」
  • 愛因斯坦的相對論,也許能和量子理論結合,未來將通過實驗來驗證
    想像一下，當一個量子原子鐘處於疊加狀態時，要測量兩個不同的時間，其中某些事物似乎同時存在於兩個地方。從愛因斯坦的狹義相對論中我們知道，當一個時鐘相對於另一個時鐘移動時，顯示的時間會隨著速度變快而變慢，如果該時鐘以兩種不同速度的疊加運動又會發生什麼呢？
  • 時間幽靈:量子時間的扭轉
    根據最新的研究發現，物理學家描述了一種將量子理論與愛因斯坦的狹義相對論結合起來的方法，這種方法甚至可以用一種實驗測試它。 史密斯說：「我們從愛因斯坦的狹義相對論中知道，當一隻鐘相對於另一隻鍾移動時，它所顯示的時間就會減慢。」 「但是量子力學允許你有時間開始思考，如果這個時鐘以兩種不同的速度疊加移動，會發生什麼。」
  • 時間幽靈：量子時間的扭轉
    根據最新的研究發現，物理學家描述了一種將量子理論與愛因斯坦的狹義相對論結合起來的方法，這種方法甚至可以用一種實驗測試它。「但是量子力學允許你有時間開始思考，如果這個時鐘以兩種不同的速度疊加移動，會發生什麼。」疊加是量子物理學中一個奇怪的方面，最初的一個物體可以同時處於多個位置，當它被觀察到時，只有其中一種狀態變為真的。
  • 除了愛因斯坦之外,還有哪位科學家有可能發現相對論?
    雖然在愛因斯坦生前，相對論並不受到科學界的認可，愛因斯坦也沒有因此獲得諾貝爾物理學獎，但是相對論對於科學界的影響和價值、意義，是沒有辦法取代的，也是其他理論沒有辦法比肩的。特別是伴隨著越來越多相對論中的理論被發現，人們對於相對論，也越發重視，甚至很多人都將相對論視為指路明燈。
  • 進化論、相對論和量子力學,哪個理論對人類文明影響貢獻最大?
    先說說進化論、相對論和量子力學三者異同。同的是它們都是近代史上推動人類文明的裡程碑，都是科學巨大貢獻。異的是，它們三者在科學史上的地位和層次不一樣。其中《物種起源》當然影響最大，而且也最偉大。這種時空彎曲會發生時間膨脹效應，如果我們不考慮這種效應，按照牛頓的萬有引力定律把飛船送上天，但很可能就找不到了。因為飛船上天后，重力不一樣了，飛行速度又很快，這樣飛船上會發生時間膨脹，時間的流逝速度與地球上的鐘表不一樣，如果不進行相對論調校，導航和目標就會失之毫釐謬以千裡。
  • 愛因斯坦除了《相對論》外,還有什麼成就?
    二十世紀初，誕生了兩大物理學理論，一個是量子力學，一個是相對論。愛因斯坦幾乎是一個人完成了整個相對論的理論。但除了相對論，他還有很多其他科學成就。量子力學的奠基人之一另一大理論量子力學，最早是因為普朗克提出的「量子假說」。其實愛因斯坦也可以說是量子力學的奠基人之一，只不過後來他不認這個理論，覺得這個理論有不完備性。
  • 量子態疊加效應尺度刷新紀錄
    量子態疊加效應尺度刷新紀錄 原子云能在距半米的兩個狀態疊加 2015-12-31 科技日報 華凌 ，這將量子態疊加效應的最大尺度紀錄從1釐米擴展到了54釐米。
  • 如何理解量子糾纏,量子疊加和量子塌縮
    但愛因斯坦的《相對論》卻告訴我們：你在地上過了一天，我在天上可能只過了半天，你去月球是38萬公裡，我去月球卻可能只有10萬公裡。這就是著名的尺縮鍾慢效應。雖然愛因斯坦認為時空是相對的，但他和牛頓一樣認為萬事萬物都是有序的，一切都有機可循。然而量子力學卻告訴他：量子你不看它時，它可能在這裡，也可能在那裡，還有可能既在這裡又在那裡。
  • 時鐘雖然不會變慢,但時間真的會變慢,鍾慢效應與狹義相對論
    時間與空間皆不能捨棄對方而獨立存在，如果你深讀相對論，就會對此有所認識。時間不僅是真實存在的，而且時間還會因運動而變慢。這裡所說的時間變慢可能與你對時間的理解並不相同。很多人認為時鐘則代表時間，時間變慢就是說時鐘會變慢，其實二者並不相同。
  • 將描述時間流動兩種理論結合起來，發現時間順序，顯示出量子糾纏
    然而，現在一個由維也納大學、奧地利科學院、昆士蘭大學和史蒂文斯理工學院物理學家領導的國際研究小組，將描述時間流動兩種理論的關鍵要素結合起來，發現事件之間的時間順序可以顯示出量子特徵。根據廣義相對論，大質量物體的存在減慢了時間流動。這意味著放置在一個巨大物體附近的時鐘會比放置在更遠物體上的時鐘運行得慢。
  • 除了相對論,愛因斯坦的成就遠比你想像的多得多
    引力波但是愛因斯坦除了相對論，還有許多重要的成就，因為愛因斯坦的研究領域十分廣泛。其中他最終獲得諾貝爾獎的理論就是光電效應。在1905年，這一年也被稱之為愛因斯坦奇蹟年，因為這一年愛因斯坦連續發表了5篇論文，除了《論動體的電動力學》也就是大名鼎鼎的狹義相對論和推導出依據狹義相對論的質能方程之外，還有：《關於光的產生與轉化的一個啟發性特徵》，這篇論文所描述的正是獲得1921年獲得諾貝獎的光電效應，提出了自激輻射和受激輻射理論，為雷射的出現奠定了理論基礎。
  • 科學家實現了愛因斯坦孿生悖論的量子力學變體
    孿生悖論的量子力學變體圖示物理學的基本挑戰之一是愛因斯坦的相對論和量子力學的調和在《科學進展》雜誌上發表的論文中，作者假設了雙胞胎悖論的一個量子力學變體，即只有一個雙胞胎。由於量子力學的疊加原理，雙生子可以同時沿著兩條路徑移動。在研究人員的思維實驗中，雙胞胎以原子鐘為代表。這種時鐘利用原子的量子特性來精確測量時間。因此，原子鐘本身是一個量子力學物體，由於疊加原理，它可以同時在兩條路徑上穿越時空。
  • 除了相對論之外,愛因斯坦還有許多非凡的科學成就
    是愛因斯坦創立狹義相對論的論文，完全解決了彭加勒關心的以太漂移問題；《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》和《關於布朗運動的理論》對分子的布朗運動進行了很有力的解釋；《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》這篇論文是量子理論發展史中一篇極為關鍵的研究文獻，同時也開創了物理學中光電效應分支學科。
  • 相對論講了什麼?相對論為什麼不能被推翻?
    愛因斯坦在相對論中提出一個關於時間的膨脹效應，他指出時間在不同的慣性系之間是相對存在的，而不是絕對的。愛因斯坦通過推論發現，運動的慣性系時間要比相對靜止的慣性系時間走得要慢，這就是時間的膨脹效應。我們可以理解為：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鍾走越慢，接近光速時，鍾就幾乎停止了。這一結果來自於尺縮效應的數學方程式：L=L』[1-(V/C)^2]^1/2。
  • 量子力學和相對論在不同的領域佔據主導地位,它們之間有什麼聯繫
    接下來會發生什麼，取決於兩種久經考驗但相互矛盾的理論中哪一種是正確的：量子力學還是愛因斯坦的廣義相對論；它們分別描述了宇宙的小尺度和大尺度性質。在一種稱為「疊加」的奇特量子力學效應中，光子同時穿過鏡子，並從鏡子上向後反射；然後它既擊球又不擊球。
  • 愛因斯坦相對論與量子力學的結合取決於引力
    目前有一種簡單修改過的（幾乎可以說是太簡單）理論能允許相對論和量子力學很好地共存：使用應力-能量張量的期望值，從而替代表示應力-能量張量的量子算子。這些數據可以代入到愛因斯坦的場方程中。這種方法被稱為半經典引力，而且它的效果不錯。除了大爆炸之後的瞬間或黑洞深處的奇點附近，半經典引力可以精準地描述所有地方。也就是說，我們永遠無法通過實驗來探索的地點和時間。