爱因斯坦告诉我们的时间与引力和速度的关系【反相吧】_百度贴吧
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爱因斯坦告诉我们的时间与引力和速度的关系收藏
爱因斯坦认为，时空相互交织，时间在不同的场合会发生不同的变化，时间可能会受到一些因素的影响，比如引力和速度。简单来说，钟表运动时，比不运动时运行更慢。引力越强，钟表也跑得越慢。探索频道年度大片《和霍金一起探索宇宙》正在北京电视台青少频道播出。根据广义相对论，爱因斯坦预测引力和时间之间存在密切关系：引力场会拖时间的“后腿”，让时间放缓。引力越大，时间就会过得越慢，反之则越快。因此，当接近一个质量很大的物体如地球时，时间也会变慢。离地球近的人，时间如静止，离地球远的人，时间如飞逝。霍金自己也曾做过如此比喻：站在楼上的人，要比楼下的人老得更快一点。你的鼻子要比你的脚趾老的快。呵呵。我们每天用的全球定位系统依赖于人造卫星，上面时钟的时间就比地球上的钟略微快一点。&&&在“狭义相对论”中，爱因斯坦定义光速是绝对一致的，永远不会发生改变，会改变的是时间和重力。在宇宙中，一个物体运动得越快，时间就流失得越慢。这个理论延伸出了很多著名的思想实验的基础，比如说著名的“双胞胎悖论”——有一对双胞胎，其中弟弟留在地球上，哥哥则乘坐光速宇宙飞船前往遥远的太空，当他回来的时候，会发现自己的弟弟已经垂垂老矣。&&&&在《和霍金一起探索宇宙》中，霍金用了两个假想场面解释爱因斯坦这两套相对论：一个是假想的环绕地球的快速火车。火车越开越快，直到接近光速，此时，火车里的人的时间简直可以用“度日如年”来形容，在假想中接近光速的状态下，钟表的振荡将发生了十分明显的变化；另一个假想是一艘宇宙飞船从地球出发，飞到宇宙黑洞边缘，飞船驾驶者技术过硬，刚刚好停留在极端靠近黑洞却又不会被黑洞吸入的位置上，此时飞船上的钟表的振荡也发生了明显的改变。
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时间原本不存在，不存在什么四维时空。时间是以某种类型的能量变化，包括物体的运动为特定的参照标准，然后依此来衡量和对比其他能量变化的快慢的依据。时间不会变快变慢，除非参照标准改变。时间和空间是绝对的。不同惯性系下时间之所以不同，是因为它们的时间参照标准受到了不同的影响而发生了变化。例如不同的场会影响原子钟的运动状态。在地球这个惯性系中，定义原子钟为时间标准单位a；在月球这个惯性系中，定义原子钟为时间标准单位不b。a,b显然因为引力场的不同而不同，其中前者小于后者。但是我们不能说时间变慢了，而应该说两个惯性系的参照标准不同了，如果一个人从地球移民到月球生活。他只要把表按照a\b的比例调一下就可以了。或者在地球上度过了a的倍数时间，就相当于在月球上度过了b的倍数时间。时间在宇宙任何地方是同时的，只是参照标准有差别，我们只要调一下就可以了。至于时间参考标准的变化肯定不会影响人的新陈代谢的，所以无论是在月球还是地球，人都是一样变老，除非不同的物理因素例如引力场的不同确实会影响人的新陈代谢。
由于宇宙处处存在光、热和场的不同，所以人们一旦设计的钟会受到上述因素的影响，那么人们从一个地方到宇宙另外一个地方就要调表了，也就是调整时间参照标准。如果人们设计的钟不会受到任何的光、热和场等因素的影响，那么人们的表在宇宙任何一个地方时间都绝对相同，时间的绝对性就体现无疑了。
回复：2楼回复：3楼是的。宇宙中的点时间永远是同时的，段时间就不是一样的了。 这就是因为物质场与运动的变换而造成时间的疏密。
不存在时间的疏密，而是它们的参照标准不同所导致一种错觉！
回复：5楼不是错觉，是客观存在。
每个参考系的时间对应其客观的物质运动，所以每个参考系的时间就是客观存在的。 宇宙中没有特殊的参考系，人类觉得自己所在的参考系的时间才是真实的，这是一个自我安慰的特殊感罢了。
有些开窍了呵呵
所以，如果仅以地球上的参考系为宇宙中唯一的参考系，那么就会出现宇宙中时间出现疏密的幻觉。
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之所以参考标准不同，是因为场的不同会影响原子钟的运动模式。否则，如果人们设计的时钟能够不受场的影响。那么地球上的参照标准就和其他地方的是一样的。时间就处处相同。例如地球上的原子钟运动节奏比月球上的慢，这是场的不同所导致的问题，与时间快慢原本无关（如果我们设计一个与场无关的或不受场影响的时钟，则月球和地球的时间是绝对同步的）。但是会引起时间的参照标准发生变化，结果就有了月球比地球时间过得快的错觉。
回复：10楼回复：11楼我明白你说什么了。 能理解你。 我们在讨论时间进程的问题上出现概念偏差了：我存在宇宙现在的客观存在，你只承认理想宇宙（宇宙是平坦的、物质分布在整体与局部上都是均匀的）的存在。 那样讨论，我是明白的。可是没有意义的，因为： 宇宙是什么样子，我们就要寻求什么样的物理规律描述来符合宇宙运行规律；不然，物理规律可以有无数个！
我们的分歧就在这里了。时间仅是描述能量变化的一个量，时间与宇宙物质具体分布没有直接关系，尽管物质是能量的载体，没有物质就不存在能量以及能量变化。时间与宇宙物质具体分布没有直接关系，时间只和我们要定义的那个能量变化的参照标准有关。所以我们的观点是，承认理想宇宙（宇宙是平坦的、物质分布在整体与局部上都是均匀的）的存在与否和时间并没有直接关系。
回复：13楼可以这么理解的。 能理解你的意思。 但是这样的物理意义与用处就看不出来了。
最大的用处就是与经典物理学兼容（绝对时空），否则就会又陷入时空弯曲的悖论。我们认为，不与经典物理兼容的物理理论肯定有问题。
回复：15楼只能这么跟你说：类似的说法， 如果地球地面只是一个普通的惯性系，那么地面、地面运动的人、光源等都是一般平权的，所以“光速与光源的运动状态无关”是对一切惯性系都是光速的，那样光速就诡异了。 而实际物理表现出来的是在地球物质场中光速各向同性，说明光只对静止的地面或静止站在地面的人都是不变的c； 而对其它运动的物体的速度，就是符合GALILEO变换的。人如果走动了、与地面有相对运动速度，那么光与人之间的速度就不是C了。 在人走动或物体运动速度远远小于C的情况下，物体与光的相对速度近似C。 所以“光速不变原理”是错觉、是运动物体低速下的近似；牛顿运动是相对论运动的低速形式，相对论运动是物质场理论运动的低速形式。
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那引力与地面的反作用力不同?原子核的引力不是让中子质子时间比电子快?密度越高的地方时间越快?但时间是物质发展的过程,我们是不是本身就处于强大的“引力”中,就是这个引力让物质运动发展,这力是不是就来自微观的正负电荷的吸引力?很多疑问来了啊~！
回复：17楼统一场啊，物质场啊。
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-&-!不懂~我还是撤吧.........
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楼上的大神们，给条你们的宇宙模型公式修正gps误差看看。人家的尺缩钟慢可能是错的，但人家对现实情况算得准哦。
回复：20楼 “洛伦兹变换”适用的物理环境是存在一个光速不变的物质场，然后场内一切相对该物质场运动的物体或惯性系都适用“洛伦兹变换”。如果离开这个物质场，而出现两个相对运动的惯性系，就不能适用“洛伦兹变换”了；而物理事实是宇宙就是一个大物质场，所以任何两个相对运动的惯性系，都有“洛伦兹变换”效应；然而，这两个相对运动的惯性系中无一个是物质场惯性系的，那么在物质场空间里运行的惯性系就要与物质场进行GALILEO变换之后，再在两个相对运动的惯性系之间进行“洛伦兹变换”，这样修正后就更正确与准确了。而实际物理计算中，都是一惯性系相对地面的运动，那么“洛伦兹变换”就是对的，计算结果就是正确的。这就是维相们自恃的地方。其实他们是糊涂的坚持了相对论正确的一个方面。
时钟是人做出来的东西，不是真正的参考标准，gps时钟稍快只是引力场或其他因素变化的结果，时间是人为定义出来的，如果存在时间，也是人为的一种标准，人们真正要做的是抛开这些定律的约束探索物质乃至物质之外的东西，我非常佩服我们祖先的易经之类的学说，在这个已经被“物质决定意识束缚的教条世界中”希望有人能站出来，像牛顿哥白尼一样创造历史。
[探索频道年度大片《和霍金一起探索宇宙》正在北京电视台青少频道播出。]看来要从少儿做起了。不知这些大人物还要对我国的青少年毒害多久.时钟的读数是周期计数与取样周期数的比值，不知爱因斯坦说的是周期变化或是读数变化，如果是周期变化，用变化了的取样周期数与测量出的周期数进行比较时，读数会不会变？
时间论分为广义和狭义。广义时间论中：首先你要明白引力和光是可以量化的，因为他们具备方向性和可逆性，时间却不行！所以他们没有半毛钱关系！！！而在狭义时间论里：时间被人类用来定义事物的变化，这样就会因为引力大小导致事物运转变化增快和减慢，包括光。又因为相对论，就有了不同区域不同时间的说法（留意：引力可以使人的感觉与思维与动作与新陈代谢，和时钟运转同其他东西（如光）一起增快或减慢。所以人是感觉不出来的，所以引力可以延缓衰老或加速衰老是对的哦！值得留意的是要像电视里一样天上1天地上10年，所需要的引力是超出人类承受范围的，不夸张的说你会死的很安逸）
这样我们就能明白时钟的一分一秒既可以算广义也可以算狭义，看你如何定义
留意：广义和狭义时间论是不分对错的，他们对人类的发展都有非常大的作用
关于四维空间就更虚无缥缈了，人类要定义四维空间首先必须在广义时间论上把时间量化，让时间有方向性和可逆性，在这个基础上你就可以回到过去，能不能到未来就真不知道了！（留意：光可以产生一个穿梭四维空间的假象，原理基本和人的记忆或照相机摄像机一样，要么把它留下来，要么追上它都行！也就是因为这个假象，再次证明了三维空间广义时间论的不可量化）
补充一下：定义出来的四维空间穿越到未来也是有可能的，只要广义时间论真的能量化。但三维空间里光的假象是绝对不可能出现未来的。还有就是电视上常说黑洞里时间是停止的，其实就是狭义时间论里因为引力大的恐怖，事物运转变化趋于停止（相对论相对于外面的事物完全趋于静止）而已，并不是时间真的停了！电视害死人啊！！
日常现象大家常见不怪，但从日常现象中领悟出时间的本质的人并不多。
牛顿从苹果落地领悟出万有引力，我就从商店里摆着的千奇百怪的时钟上领悟出了时间的本质。下面提出三个问题：
1.时钟为什么能指示时间？
2.时钟放在商店里时为什么大部分不能指示时间？
3.为什么现在有那么多的时间计量方法？也就是那么多型号的时钟为什么能指示相同的时间？
这些问题的正确解答对于了解时间的本质非常重要。【时钟放在商店里是因为没有安装电池】的回答是非常片面的解答，因为机械表就不需要电池。从前人们都把时间与空间说成是物质存在与运动的框架，其实是个误解。就是没有区分物质与对物质的量度这两个情况。物质是客观存在的，对物质的量度却是人为的。因为使用不同的量度基准进行对同一个物质的量度的数据是不同的。只不过是对同一个物质的量度结果，他们可以进行换算。换算的系数是互为倒数的。
对于前面提到的三个问题，我来回答一下：
时钟是个人造的周期运动发生器，他的周期计数与事先设定的取样周期数的比值就是时钟的读数。
这个设备首先要在运动着，然后与标准时钟进行校对。再把它用于对过程的量度。只有用于对过程的计量时，他才能表示时间。时钟放在商店里时大部分没有运动，有的运动了没有进行时钟校对，所以他们不能指示时间。
时间数值表示的是物质运动过程的长短，是用已知的周期运动来量度的。
大家看看，时钟放在商店里时大部分都不能指示时间 。指示时间的时钟又五花八门。时钟并不是唯一的指示时间的工具。在没有时钟的古代，古人就有【闻鸡起舞】的传统，【鸡司晨】被认为是鸡的本身职责。更有一个歌词【雄鸡雄鸡高声唱，唱的太阳红彤彤】就颠倒了因果关系。没有时钟时能不能计量时间？时钟是现代社会的产物，在古代，人们也常常计量时间。比如中医医生在诊脉时，就是用他自己的呼吸周期作为计时基准的，看自己一次呼吸周期中病人的脉搏有几次跳动。人们常把时钟的读数看做时刻，两个时刻的间隔称为时间。时钟不过是人们选定的一个比较基准。是人们使用时钟这个媒介把原来没有紧密联系的独立过程联系起来的。
人们把这个比较基准使用于【一切运动】时，就需要这个基准具有延续性，顺序性和连续性。而且是单调的是不可逆转的。
物质的运动过程可以中断，也可以终止，只是用于比较的运动过程不能中断，不能终止，如果比较信号终止了或中断了，就可能有没有比较的部分运动过程，比较的结果就不真实了。这样就不是只用一个时钟就行了，需要使用很多时钟组成的一个系统。这个系统是人们建立起来的。
时间数据虽然是人为的，大家都使用同样的比较基准时，这些数据就是客观的了，因为别人也可以使用这个比较基准得到这个时间数据。不能把个人的感觉作为物理学上的时间。任意一个比较基准都有它的适用范围，这些基准不一定适用于所有的环境。
我们日常会把看到日出一次记为一日，我国的航天员杨利伟在空中就看到了14次日出，如果把看到日出一次仍记为一日，就可以说他在空中生活了14日，而地面上的人都说他上天只有一日，这不是天上与地面有了不同的时间么？所以量化过程使用的比较基准非常重要，使用别的基准就可以避免这个现象。爱因斯坦所谓的时间的相对性，就是使用了不适当的比较基准 。
时钟的读数是时钟的周期计数与事先设定的取样周期数的比值。由于周期计数是自然数的累加，它是递增的，所以他们的比值也就呈现逐渐增加的趋势。
时钟的读数可以等分与倍增，不是过程的等分与倍增，是对周期信号数量的等分与倍增。时钟的读数是这个设备的周期计数与事先设定的取样周期数的比值，是没有量纲的纯数字，人们为了区分使用的比较基准，才分别赋予他们不同的量纲的。
在现在的世界上，表示时间的方法是几种方法同时使用的。比如现在是日星期六18时10分，就使用了【年】、【月】、【日】、【星期】、【时】、【分】，六个不同的比较基准。他们有些是周期运动的周期不同，有的是设定的取样周期数不同。不要把这些不同的基准看成一个基准，任意一个基准都可以指示时间。只不过这些基准比较的结果是表示相同的物质属性，他们是可以进行翻译的。取样周期数就是翻译的密码。
【过程】与【对过程的计量】，是不同的概念。不要搞混了。人们把对过程的计量结果称为时间。自然界给出的只是没有数据的现象，人们要研究他们的规律，需要数量化。这个数量化的过程是人为的。就是人们使用一个已知的运动对要研究的运动过程进行比较的结果，是人们建立起这些互相无关的运动过程的横向联系的。当然，得到的数据也就是人为的了。自然界不存在表示时间的物质与运动，人们把自然界的某个周期运动作为过程的比较基准后，这个运动的周期计数就可以用来表示时间，不使用它做运动的计量基准时，它与普通的运动没有区别。这些作为比较基准的周期运动是可以终止的，但时间的计量过程永远也不能终止。人类规定了时间的性质。是对过程的比较结果。由于使用的周期运动的周期计数是自然数的递增，时间才呈现永不休止勇往直前的趋势。过程是客观存在的，但过程大部分没有横向联系，是人们使用同一个比较基准后，这些过程才有了横向联系。选择使用什么运动作为比较基准原则上是任意的。【时间】是【对过程的计量】，是人们选择一个已知的运动作为计量工具，这个计量工具得到的数据就被称为【时间】了。没有人们的计量活动，就没有时间数据。自然界的运动只有纵向联系没有横向联系。大家看看，现在人们使用的时间数据分为两类。一类是：当取样周期数选定为1时，是人们选定的比较基准的周期计数，另一类是：当在取样周期数不为一时，使用的是选定的设备的周期计数与设定的取样周期数的比较结果。所以人们使用的时间数据是人为的。这个数量化的过程是人为的。得到的数据也就是人为的了。
在现在的世界上，计量时间的方法是几种方法同时使用的。不要被这个表面现象迷惑了。其实任何一个比较基准都可以单独指示时间。比较基准是人们设定的，就没有必要让不同的参照系使用不同的比较基准。如果只是他们自己使用（比如设置密码），他们是可以设置与大家不同的比较基准的。
时间是对运动过程的描述。个体物质运动是相对的，所以时间也是相对的。相对于我们的整个宇宙也有一个相对时间，但对于我们宇宙这个时间是绝对的，从大爆炸开始已经固定。但对每个个体的相对时间就不一定了。三个人，一个在地球，一个在月球，一个在中子星，对于个体来说：其中任何一个人看另两个人时间是一样的，但相对于另两个人看这个人的时间时不宜演的。但对于整个宇宙的绝对时间都是一样的。
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发帖人：书虫
凤凰网科技讯 北京时间4月6日 媒体消息 一组日本的专家发明了目前最精确的新原子钟。这个&光晶格&钟非常敏感甚至能探测到地球引力的微妙变化，这使得科学家能精确测量时间到小数点后17位。它还极大的提高了GPS跟追踪系统，能够精确的检测到小至10厘米的高度差异。日本研究小组认为，这将会是目前人类所创造最精确的测量仪器基础上向前迈出的重要一步。来 自 西 陆 军 事 http://www.xilu.com
图1柏林的原子钟。科学家已经发明了&光晶格&钟，它敏感到能探测地球引力的微妙变化
原子钟被用来制定国际原子时间（International Atomic Time）或者世界时间坐标（Universal Time Coordinated），它与我们常用的格林尼治标准时间（Greenwich Mean Time）有所不同，要精确地多。随着时间的流逝，即使是原子钟也会失去它的精确性，因此需要被调整以补充丢失的秒分之一的时间。这是由&迪克效应&（ Dick effect）造成的，它是指时钟的激光器产生的不必要的噪音导致它丢失微小的时间。而新发明的&光晶格&钟避免了这一现象并且更加稳定，从而无需经常调整。
这是由东京大学的英敏香取（Hidetoshi Katori）教授以及他的同事在澳大利亚新南威尔士大学维克多（Victor Flambaum）教授的帮助下研发的。维克多教授解释道，光晶格钟就类似于放置在草皮上里面装有原子的蛋盒。&离子时钟通常只有单一原子，你必须在此工作相当长一段时间以获得精确性。而新发明的原子钟你可以操作几千个原子，所以能更快的获得既定的结果。&
另外，为了更精确，光晶格钟可以安装应用程序以寻找地面上的矿物和碳氢化合物。由于GPS的工作要求令人难以置信的精确计时，因此精确性的提高使得GPS更好用。GPS追踪器的工作原理在于与地球卫星保持同步持续通信，而卫星能时刻报告自己的位置和时间。比如，假设光的速度是每秒18.6万英里，如果卫星时间落后于GPS用户接受时间的千分之一秒，那么用户计算距离卫星便是186英里。&这使得我们能够测量原子钟的频率到17位精度。它是如此精确，以至于几乎能察觉地球引力势（gravitational potential）的差异。在引力场时间滴答的较慢，所以时钟的滴答取决于物体引力势强弱。&
维克多教授还提出另一种可能的应用程序便是石油勘探。&由于石油是低密度液体，所以石油的引力势比附近岩石要低。你可以搜寻矿物质，在所有层面上进行全球定位，从汽车到飞机甚至宇宙飞船，任何可以称为实时相对大地测量学的物体。&（编译/严炎刘星）
国家领导人在任时，往往公务繁重，退休之后不再承担具...
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　　中国真正意义上的空间实验室“天宫二号”即将发射，它是中国空间站的前身，为建造更为复杂的空间站做准备工作。在这个太空实验室里，中国科学家将开展10多项科学实验和观测，大多数是当前世界最前沿的探索领域。&“我报道”近日起陆续推出科普文章，为你介绍都有哪些“不明觉厉”的实验登上了“天宫二号”。&　&　　作者： 杨春雪 喻菲&　　漫画：贺萌&　　&　　没有钟摆，也没有秒针走路的滴答声，一只“长相”完全不符合人们对钟的预期的黑色圆柱体将搭乘天宫二号空间实验室来到太空，成为人类历史上第一台在轨进行科学试验的空间冷原子钟。　　和人们日常所见的钟表不同，这只钟对时间的测量基于原子物理，即原子钟。而又跟大部分的原子钟不同，这只钟应用的是更为先进的冷原子物理技术。　　中国科学院上海光机所量子光学重点实验室主任刘亮介绍，如果说机械表1天差不多有1秒误差，石英表10天大概有1秒误差，氢原子钟数百万年有1秒误差，那么冷原子钟则可以做到三千万年到三亿年误差1秒。　　这只钟为什么会走得那么准？一言以蔽之，秘诀在于“高、冷”二字：一方面得益于太空中“天宫二号”的“微重力”环境，另一方面则因为其自身的“冷”。　　科学家介绍，在微重力环境下，原子团可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得较地面上更加精密的原子谱线信息，从而可以获得更高精度的原子钟信号，实现在地面上无法实现的性能，这是原子钟和时间基准发展历史上的一次重要突破。　　此外，利用激光冷却技术，原子气体被冷却至极低的温度，则极大地消除了原子热运动对原子钟性能的影响。　　“就像你坐在房间里，虽然看不见原子或分子，但里面的原子或分子都在运动，运动就会产生热，便是热原子。冷原子技术则是用激光的方法将原子温度从室温降低到接近绝对零度。对这些几乎不动的原子进行测量，结果会更加准确。”刘亮说。　　这样准的钟为何一定要放到天上呢？　　科学家解释，这是为了在太空中做一个高精度的时间基准。有了这个基准，就可以把天上的原子钟都同步起来，让它们变得更为精准。　　由于空间轨道与地球表面之间存在大气和电离层，地面高精度的时间基准信号与卫星或宇航器进行时间同步比对时会受大气多变状态的干扰，导致出现各种误差和不稳定性。　　空间冷原子钟的在轨运行，则将在太空中建立超高精度的时间频率基准，对其它卫星上的星载原子钟进行无干扰的时间信号传递和校准，使得基于空间冷原子钟同步的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。　　空间冷原子钟的组成&　　人类历史上第一台在轨进行科学试验的空间冷原子钟&　　由于高精度空间原子钟在计量学、守时、全球导航定位系统、基础物理等方面都有非常重大的科学研究和工程应用价值，国际上争相开展空间高精度原子钟的研究计划，其中欧洲空间局ESA支持的ACES计划，预计将于2017年发射。　　中科院上海光机所王育竹院士领导的科研团队从上世纪六十年代就开始了原子钟方面的研究，在年间，承担了“远望”号测量船上铷原子钟的研制任务，成功研制出中国第一台铷原子钟，为国家导弹发射、电离层测量、通信等领域做出过重要贡献。　　当70年代末国际上激光冷却气体原子的概念刚刚提出时，王院士立刻认识到冷原子对原子钟的研究将产生革命性的影响，便率领团队开展激光冷却原子技术的研究。进入21世纪以后，随着实验室激光冷却技术的发展，王院士开始逐步推进冷原子铷钟和空间冷原子钟的可行性研究。　　2007年，在他的指导下，刘亮研究员领导的空间冷原子钟团队成立，于2010年完成了空间冷原子钟原理样机的研制和地面科学试验论证。2011年，空间冷原子钟实验CACES（Cold Atom Clock Experiment in Space）计划正式进入工程样机的设计与研制阶段。　　2016年，经过近10年的艰苦努力，中国第一台空间冷原子钟正样产品研制成功，在光、机、电、热、软件等方面通过了中国载人航天工程各类环模测试的检验，达到了满足火箭发射和空间在轨正常运行的要求，并将于近期随天宫二号空间实验室发射升空。　　这只钟可以用来做什么？&　　冷原子技术的发展使许多实验的精度大幅度的提高，使原来不可能进行的实验成为可能。　　科学家介绍，利用冷原子技术，可以建造如冷原子微波钟，冷原子光钟，冷原子干涉仪，冷原子陀螺仪等量子器件，其精度是以往的经典器件不可能达到的。利用这些器件，可以在物理学的最基础的领域开展研究，从而使人类的知识得以扩展。以下则是利用空间冷原子钟突破的相关技术可开展的前所未有的研究：　　1、深空导航定位　　目前的卫星导航系统只能用于近地范围，未来有没有可能实现太阳系行星间的定位呢？　　科学家说，若是能在空间合适的位置放置高精度原子钟，就可以实现大尺度的高精度导航。刘亮说，最合适的位置是太阳系中的各个拉格朗日点，因为这里不受引力的影响。若在这些点上各放置一台高精度原子钟，则至少可以在太阳系内较大范围中实现准确的定位。这一旦实现，就可以进行大尺度时空研究，例如可以验证广义相对论在大尺度情况下是否成立等。　　空间冷原子钟的一些应用&　　2、利用空间冷原子钟探测暗物质　　暗物质和暗能量是宇宙构成的最大的谜。刘亮说，暗物质可以改变时空，冷原子钟正是可以精确地测量时空，所以可以测出暗物质带来的时间的变化和空间的变化。通过对时钟在不同位置的时间测量，可以给出空间的暗物质分布等。　　他说，“实际上，很多研究都是基于我们对于时空的测量。我只要能探测到时空的变化，我就能测出目前的方法感觉不到的东西。　　3、利用空间冷原子钟测量引力红移　　根据广义相对论，时间没有一个统一的概念，在不同引力场里面，时间是不一样的。比如到了月球或者火星，时间是不一样的；同样，天上引力场和地面引力场的时间也是不一样的。　　“如果我们天上有个原子钟，地面也有个原子钟，都很准确，那么一比较就知道，时间相差多少，然后利用这个时间差就可以测量引力红移，这也是我们的应用之一，”刘亮说。　　4、利用空间冷原子干涉仪探测引力波　　科学家说，用空间冷原子干涉仪取代空间激光干涉仪，可以实现在轨引力波探测。而且空间冷原子干涉仪只需两颗卫星，且技术难度和成本降低。　　引力波的探测有各种方案。引力波作为一种波过来时，空间就会压缩，我们若能探测到这种空间压缩的话，我们就知道引力波的存在了，刘亮说。　　用光学干涉仪的方法探测引力波，需要两个臂，这就意味着所有的方案都必须要三个位置，现在中国的天琴计划和太极计划都需要三颗卫星。"如果用原子干涉仪的话我们用两颗卫星就可以探测到引力波，同样的成本下，我们可以做的更好，" 刘亮说。　　从自然钟到光钟——人类对时间精度追求的历程&　　科学家认为，整个人类社会的发展史也是人类对时间精度追求的历史。　　远古时期，人们利用天体的周期性运动来记录时间，日出而作，日落而息，这种通过观察太阳和月亮相对自己的位置等自然现象来模糊地定义时间，可称之为自然钟。　　随着古代文明的进步，人们逐渐发明了如日晷、水钟、沙漏等计时装置，能够指示时间按等量间隔流逝，标志着人造时钟开始出现。　　当钟摆等可长时间反复周期运动的振荡器出现后，人们把任何能产生确定振荡频率的装置称为时间频率标准，并以此为基础建立了真正可持续不断运转的时钟。如图显示，从14世纪到19世纪中叶的500年间，人们首先采用了的古老的摆轮钟代替了自然钟（精度约为10负2次方量级，误差约为1刻钟/天），然后在钟摆装置的基础上逐渐发展出日益精密的机械钟表，使机械钟的计时精度达到基本满足人们日常计时需要的水平（精度最高达到10负8次方量级，误差约为1秒/年）。　　时钟的历史演变&&　　从20世纪30年代开始，随着晶体振荡器的发明，小型化、低能耗的石英晶体钟表代替了机械钟，广泛应用在电子计时器和其它各种计时领域，一直到现在，成为人们日常生活中所使用的主要计时装置。　　从20世纪40年代开始，现代科学技术特别是原子物理学和射电微波技术蓬勃发展，科学家们利用原子超精细结构跃迁能级具有非常稳定的跃迁频率这一特点，发展出比晶体钟更高精度的原子钟。　　1967年第13届国际计量大会将时间“秒”进行了重新定义：“1秒为铯原子(133Cs)基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的个周期所持续的时间”。自从有了原子钟，人类计时的精度以几乎每十年提高一个数量级的速度飞速发展，20世纪末达到了10的负14次方量级，即误差约为1秒/300万年。　　近30年间，随着激光冷却原子技术的发展，利用激光冷却的原子而制造的冷原子钟使时间测量的精度进一步提高，目前冷原子喷泉钟精度已经达到了10负16次方量级，即误差1秒/3亿年。而采用更高工作频率的光钟，其最高精度可达10负18次方量级，误差小于1秒/50亿年。　　“未来可能会出现更加精准的原子核钟，”刘亮说，“我们的终极目标是制造出在整个宇宙的生命周期内永远不会走偏的时钟。”　　文中配图除漫画制图外，均由中科院上海光机所提供&　　致谢：&　　&&&&&&&&中科院上海光机所&　　&&&&&&&&中科院空间应用工程与技术中心（总体部）&　　　（编辑：韩乔）
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