原子鐘實驗證實 物理法則沒有發生變化

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【大紀元2018年08月07日訊】(大紀元記者鹿甯編譯報導)大約350年前,科學家牛頓(Isaac Newton)觀察到了一個簡單的現象,永遠地改變了物理學領域。他意識到,讓蘋果從樹上掉到地上的力,同時也是使月球保持在運轉軌道上的力。控制著地球的物理定律在天空中是相同的。這個假設的意義之深遠無以言表 。自從我們開始用望遠鏡觀察可見宇宙中最遙遠的恆星和天體時,物理定律就從未改變過。它們看上去似乎不論在何時何地都保持恆定不變。

不過,在人類無法觀察到整個宇宙的情況下,我們還不能百分之百去下這樣的結論。於是,美國國家標準與技術研究院(NIST)的一組研究人員在過去的十幾年中進行了一項實驗,想要看看能不能觀察到物理定律發生了變化。他們的實驗方法就是,連續十四年盯著一個鐘錶看。

當然,NIST的科學家們看的是原子鐘,這是有史以來人類發明的最精確的測量設備。原子鐘不是根據齒輪、彈簧或晶體的運動來計算時間的,而是基於單個原子的振盪來運行。如果一個原子鐘連續走了一百萬年,到最後它的偏差將少於十分之一秒。

原子鐘內用於計時的原子都有一個共同點:當被能量擊中時,它們會吸收那些能量,然後用某種特殊頻率的光把能量重新發射出去。這個頻率精確到可以用來測量低至十億分之一秒。例如,銫是原子鐘中較常見的原子之一,它發出的光每秒準確振盪9,192,631,770次。

這個數字取決於很多因素,比如原子內部電力的強度,以及量子力學的許多方面。此外,在實驗進行的十四年來,地球(以及原子鐘)漸漸接近、遠離過太陽及其引力,所以這個實驗也受到廣義相對論的影響。如果從實驗開始以來這些物理定律中的任何一個發生了變化,研究人員應該就能夠發現。

在詳盡的研究中,這些科學家們最終證實,他們沒有發現任何物理定律的變化。物理學看上去不管在何時何地都是一樣的。也許是這樣吧。至少現在我們知道,物理定律在太陽系的那十四年期間肯定沒有以原子鐘實驗可檢測到的方式發生過變化。

這個實驗讓我們對幾個世紀來發現的物理定律增加了信心。儘管我們永遠無法證明物理定律的不變性,但我們有理由認為它們確實是不變的。如果它們在十四年中繞著太陽轉了幾圈都沒有明顯變化,那麼它們也許真的永遠不會改變。◇

責任編輯:朱涵儒

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