東京大學教授觀測光晶格鍾,證實重力會影響時間的快慢!

2020-11-28 騰訊網

香取秀俊證實重力會影響時間快慢。（網絡圖片）

日本東京大學量子電子學教授香取秀俊等學者，近日通過觀測超精密時鐘「光晶格鍾」，發現450米的東京晴空塔展望臺的時間，比地面每天快10億分之4秒（4納秒），從而證實愛因斯坦廣義相對論中，重力影響時間快慢的理論。

研究團隊將原本龐大的光晶格鍾等裝置，改造成能夠搬運的尺寸，之後於2018年10月，分別在高456.3米的晴空塔展望臺，及高3.6米的地面，各設置一臺光晶格鍾作實驗，所使用的光晶格鍾誤差為每160億年1秒。

結果顯示，展望臺上的時鐘，在一周內平均每日較地面快4納秒，團隊從而推出極其微小的重力差造成的影響。研究成果驗證了愛因斯坦廣義相對論中，若重力大則時間過得較慢的理論，有望應用於測量以釐米為單位的高度變化，以及監視伴隨地震、火山噴發的地面細微變化。

香取表示，此次研究有助將該理論進一步實用化。日本產業技術綜合研究所研究組組長安田正美表示：「這是世界首個成果，香取向諾貝爾獎進一步邁近了。」有關論文周一（6日）在英國月刊《自然光子學》發表。

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  • 如果光沒有質量,為什麼它會受重力影響呢?
    的確，光沒有靜質量，但是它其實有多種正常質量。技術上對質量的定義並不適用於光。但是，通過限制光我們有意料之中的發現，光有質量，光產生、也受重力影響。在處理重力和無約束光時，將運動方程視為彎曲的空間/時間是很方便的，但我認為這是最好的計算工具，而不是一個基本的揭示。無論如何，因為光只以光速傳播，它的引力行為比簡單的的加速度要複雜的多。注意，由於重力使光彎曲，那麼光一定也有重力。
  • 如果光沒有質量,為什麼它會被重力影響?
    如果光沒有質量，重力如何能使它彎曲呢？這是一個簡短的回答版本：根據廣義相對論，即一個通過了迄今為止所有實驗性和觀察性測試並且極其精準的關於引力的理論，重力是受質能影響產生的時空彎曲。重力不會對光產生影響，光在時空中沿直線運動。然而，質能將那些沿直線運動的光變成曲線路徑。這裡有一個著名的例子：光沿網格線傳播；正如大家所知，當接近質量時這些線路不再是直的而是被彎曲了。這是光受到引力作用而彎曲但這不是光受到重力的影響，而是空間本身被質能彎曲了：這就是引力（這幅圖實際上很好地反映了發生在GR中的事情）。
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  • 為什麼光會受到重力的影響?光又是怎麼被重力彎曲的?
    如果光子無質量，為什麼光會受到重力的影響？ 光在時空中傳播，時空可以被扭曲和彎曲，所以光在大質量物體存在時應該會下降和彎曲。這種效應被稱為引力透鏡效應。引力透鏡效應是由引力引起的光的彎曲。 這是一個很好的問題……首先，愛因斯坦的廣義相對論回答了這個問題。在大多數情況下，人類在日常生活中會遇到光線大致直線，但會因重力而彎曲。
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  • 如果光沒有質量，那為什麼又會受重力的影響？
    圖片來自： Evannovostro 如果光子沒有質量，那麼物理學家們也真的不知道重力是如何影響光的現在假設我將一把錘子以光速扔向太陽（角度稍偏一點，以免撞向太陽表面），錘子經過太陽時，受到太陽引力影響，運動軌跡會發生輕微偏轉。接下來用比第一把小100倍的錘子，重複這個實驗，那麼太陽的引力會影響實驗結果嗎？當然不會，詳情參考「錘子與羽毛」原理。無論質量如何，物體在引力的作用下加速度都是相同的。就算是用比第二把小10萬億的錘子重複這一實驗，你看到的也與第一次的實驗結果相同。
  • 如果光沒有質量,那為什麼又會受重力的影響?
    圖片來自：Evannovostro如果光子沒有質量，那麼物理學家們也真的不知道重力是如何影響光的。所以，光子是肯定有質量的，否則所有理論都道不清說不明了。但是，這沒有解釋清楚光子是如何與引力場相互作用的。圖片來自：scienceabc更令人遺憾的是，物理學家們也不知道質量是如何產生引力場的，說是質量使時空彎曲不能算作是答案。
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  • 顛覆認知,引力波本身也會受到重力的影響
    但這種變形只以光速傳播，遙遠的物體必須等很長時間才能感受到那種力量。當你在宇宙中旅行時，它不只是在空無一物的空間中搭便車。雖然你可能不會經常想到它，但是其他事物的存在會產生一些力量，這些力量起著重要的作用。電荷、核力和時空本身的引力扭曲——由可見宇宙中存在的所有質量和能量形式所引起——會影響你的運動。
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