宇宙可能有一个非常非常快的基本时钟

导读 理论物理学家正在考虑这样一种观点,即时间可能是遍布宇宙的基本时钟的结果。就像为音乐家设定节奏的节拍器一样,一个基本的宇宙时钟可能在

理论物理学家正在考虑这样一种观点,即时间可能是遍布宇宙的基本时钟的结果。就像为音乐家设定节奏的节拍器一样,一个基本的宇宙时钟可能在整个宇宙中计时。但如果存在这样的时钟,它的滴答声会非常快。

在物理学中,时间通常被认为是第四维。但一些物理学家推测时间可能是物理过程的结果,例如内置时钟的滴答声。

根据6月19日发表在《物理评论快报》上的一项理论研究,如果宇宙确实有一个基本时钟,它的滴答速度必须超过每秒10亿万亿万亿次。

在粒子物理学中,微小的基本粒子可以通过与其他粒子或场的相互作用获得特性。粒子获得质量,例如,通过与希格斯场相互作用,希格斯场是一种弥漫在整个空间的糖蜜(SN:7/4/12)。宾夕法尼亚州立大学的物理学家MartinBojowald说,也许粒子可以通过与类似类型的场相互作用来体验时间。该场可能会振荡,每个周期都作为一个常规的滴答声。“这真的就像我们对时钟所做的一样,”该研究的合著者Bojowald说。

时间在物理学中是一个令人费解的概念:两个关键的物理学理论在如何定义时间方面存在冲突。在描述微小原子和粒子的量子力学中,“时间就在那里。它是固定的。这是一个背景,”加拿大滑铁卢周界研究所的物理学家FlaminiaGiacomini说。但在描述引力的广义相对论中,时间以奇怪的方式移动。大质量物体附近的时钟比远处的时钟走得慢,因此地球表面的时钟落后于轨道卫星上的时钟,例如(SN:12/10/18)。

在试图将这两种理论结合成一种量子引力理论时,“时间问题实际上非常重要,”没有参与这项研究的贾科米尼说。研究不同的时间机制,包括基本时钟,可以帮助物理学家制定新理论。

研究人员考虑了基本时钟对原子钟行为的影响,原子钟是有史以来最精确的时钟(SN:10/5/17)。如果基本时钟滴答得太慢,这些原子钟就会不可靠,因为它们会与基本时钟不同步。结果,原子钟会以不规则的间隔滴答作响,就像节拍器无法保持稳定的节拍一样。但到目前为止,原子钟一直非常可靠,这让Bojowald及其同事能够限制基本时钟(如果存在的话)的滴答速度。

物理学家怀疑秒的划分有一个最终的限制。量子物理学禁止任何小于大约10-43秒的时间片,这段时间被称为普朗克时间。如果存在一个基本时钟,普朗克时间可能是它滴答作响的合理速度。

为了验证这个想法,科学家们需要将他们目前对时钟滴答速率的限制——每秒十亿万亿万亿次——增加大约200亿倍。这似乎是一个巨大的差距,但对一些物理学家来说,它出乎意料地接近。“这已经非常接近普朗克体系,”未参与这项研究的周界物理学家BiancaDittrich说。“通常普朗克政权离我们所做的事情真的很远。”

然而,Dittrich认为宇宙中可能没有一个基本时钟,而是可能存在多种可用于测量时间的过程。

尽管如此,Bojowald说,与世界上最大的粒子加速器大型强子对撞机上的实验相比,新结果更接近普朗克体系。未来,