時間是連續的,還是一份一份的?測到有史以來最短時間間隔,247仄秒!有什麼用?

天空之城 2020/10/19 檢舉

時間是連續的,還是一份一份的?

弦理論的答案是:時間是一份一份的。最小的時間單位是普朗克時間,是光在真空裡飛過一個普朗克長度所需的時間,大約是5.4X10^-44秒,理論上這是最小的可測量時間間隔。

那麼人類實際測量到的最短時間間隔是多少呢?

遠古人類能夠測到的,可能是一天,時間分成昨天、今天和明天,再遠一點就不知道是怎麼回事了。

有了時鐘後,人們就可以測出1秒的時間間隔了。

隨著現代科技的發展,我們可以測量的時間間隔也越來越短。

1999年,諾貝爾化學獎得主艾哈邁德·澤韋爾將研究化學反應的時間尺度縮至飛秒,即10^-15秒,一千萬億分之一秒;

2004年,100阿秒,即10^-16秒,一億億分之一秒;

2010年,12阿秒,即1.2X10^-17秒;

2016年,850仄秒(zeptosecond),即8.5X10^-19秒。

10月16日,《科學》雜誌發表德國歌德大學物理學家萊因哈德·德爾納(ReinhardDörner)和德國羅斯托克大學斯文·葛籣德曼(Sven Grundmann)的研究,他們將人類測得的最小時間間隔再次縮小到了247秒,即2.47X10^-19秒,這是光子從氫分子中一個原子飛到另一個原子上所需的時間。

德爾納和同事利用位於漢堡的Petra III 粒子加速器,精心設定了X射線的能量,用單個光子將氫分子中的兩個電子轟出,形成了一種可用冷靶反沖離子電子動量成像譜儀(COLTRIMS)測量的干涉圖樣,記錄了氫分子在整個相互作用過程中的干涉圖樣和位置,精確計算出了光子從第一個氫原子飛到第二個氫原子之間的時間——247仄秒。

怎麼樣?是不是已經震驚得目瞪口呆了?假如秒是現實中一秒鐘的話,那麼我們的一秒鐘就相當於27,777,777,777,777,778年,即2.8億億年,比整個宇宙的年齡還大得多;如果你今年是30歲,那麼你可以自豪宣稱:我已經活了94.6萬億億億仄秒了!

從上面的時間表來看,雖然人類科技水準越來越高,但要測量越來越短的時間間隔已經越來越難了,那麼理論上我們能夠測到的最小時間間隔是多少?

普朗克時間就不要妄想了。

根據今年6月《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的一項研究,美國賓夕法尼亞州立大學三位理論物理學家加勒特·溫德爾(Garrett Wendel)、路易士·馬丁內斯(LuisMartínez)和馬丁·博霍瓦爾德(Martin Bojowald)認為,利用還未出現的量子振盪器和類似原子鐘的振盪器,可以通過它們的不同步來計算最小的時間間隔,理論上上限能夠達到10^-33秒,這還是普朗克時間的200億倍!

宇宙真是害人不淺哪,無論科學家們如何努力,離它最最細微的深處,我們仍然有著巨大的,可能永遠也無法企及的距離。

那麼,測量如此之小的時間間隔究竟有什麼用呢?

目前暫還未有這種技術的現實應用,不過涉入越小的量子領域,我們對宇宙奧秘的理解就會更多,未來也有可能在精確測量飛秒、阿秒、仄秒的基礎上,在精確計量、研究化學反應、研究量子理論等方面取得更大的突破。

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