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　　本報記者 常麗君

　　科技的發(fā)展讓時間的計量越來越精確，但人們能完全正確地計量時間嗎？答案或許令人沮喪。有科學(xué)家提出——

　　無論何時何地，時間總是能被精確計量嗎？答案可能不僅讓鐘表制造商感到沮喪，還會讓我們重新思考時空的性質(zhì)。最近，波蘭華沙大學(xué)和英國諾丁漢大學(xué)的理論物理學(xué)家提出，當(dāng)我們測量很大的加速度時，沒有任何鐘表能顯示真正的時間，也就是理論上的“正確時間”。

　　研究人員在最近的《經(jīng)典與量子引力》雜志上發(fā)表論文指出，在存在巨大加速度的運動系統(tǒng)中，理想時鐘只不過是為了方便而虛構(gòu)的，從基本原理上講，要建造一臺能精確檢測時間的時鐘是不可能的。

　　華沙大學(xué)物理系的安德杰伊·德拉甘說：“無論在狹義相對論還是廣義相對論中，都默認(rèn)了一個假設(shè)，即總能建造一臺理想時鐘，對系統(tǒng)中的時間流逝做出精確計量，無論該系統(tǒng)處在靜止、勻速運動還是加速運動中。而事實卻是，當(dāng)涉及到很大的加速運動時，這種簡化的假設(shè)就失效了?！?/p>

　　被擾亂的基本時鐘

　　最簡單的時鐘，是不穩(wěn)定的基本粒子，如μ子。μ子的性質(zhì)類似電子，但質(zhì)量是電子的200多倍。地球上的μ子通常來自宇宙射線，即太空中的高能粒子流。μ子很不穩(wěn)定，通常會衰變成一個電子、一個μ中微子和一個電子反中微子。其靜止壽命是2.2微秒，按光速計算只能飛660米。但實際上，當(dāng)它以近光速飛行時，在地面上看它的壽命很長，長到足以從太空進(jìn)入數(shù)千米的地下，這就是著名的“鐘慢效應(yīng)”：μ子運動得越快，實驗人員看到它們衰變的可能就越小。所以速度會影響時鐘的計時。

　　華沙大學(xué)和諾丁漢大學(xué)理論物理學(xué)家研究了做直線加速運動的不穩(wěn)定粒子，他們分析的要點是加拿大物理學(xué)家威廉·盎魯1976年提出的“盎魯效應(yīng)”。德拉甘解釋說：“粒子與觀察者之間并非完全相互獨立，這與人們的直覺相悖。比如多普勒效應(yīng)，從一個運動光源發(fā)出的光子，在朝向光源的觀察者看來偏藍(lán)，而在背離光源的觀察者看來偏紅。盎魯效應(yīng)有些類似，但更加奇妙：在某些空間區(qū)域，在非加速運動的觀察者看來是量子場真空，而在加速運動的觀察者看來卻有許多粒子?！?/p>

　　盎魯效應(yīng)方程所描述的是，在量子場中可以看到的粒子數(shù)量取決于觀察者的加速度，加速度越大，能看到的粒子數(shù)越多。這些非慣性效應(yīng)可能是由于觀察者的運動，但其根源還是重力場。有趣的是，盎魯效應(yīng)和霍金輻射（黑洞發(fā)出的輻射）也很類似。

　　據(jù)研究人員分析，作為基本時鐘的不穩(wěn)定粒子的衰變是與其它量子場互相作用的結(jié)果，也就是說，如果粒子還留在真空中，它衰變的節(jié)奏和周圍與其互動的其它粒子不同。因此，如果在一個有極大加速度的系統(tǒng)中，由于盎魯效應(yīng)，會看到更多粒子，粒子的平均衰變時間會發(fā)生變化。

　　德拉甘說：“我們的計算顯示，在超過某個很大的加速值后，基本粒子衰變就會出現(xiàn)時間上的混亂，如果這種混亂能影響像μ子這樣的基本時鐘，也就能擾亂任何建立在量子場論基礎(chǔ)上的其它裝置。因此想要完全精確地測出正確的時間，是不可能的。由此進(jìn)一步推論是，無法精確檢測時間，也就無法精確檢測距離?！?/p>

　　重新思考時空性質(zhì)

　　時間和空間的概念在此失去了傳統(tǒng)意義，假設(shè)的量子引力理論開始發(fā)揮關(guān)鍵作用，預(yù)測一些特殊的現(xiàn)象。科學(xué)家認(rèn)為，這也是鄰近最初大爆炸時的必要條件。

　　德拉甘說：“我們在論文中指出了測量時間和空間所引發(fā)的問題，其實根本無需大爆炸這種極端的條件，即使在目前的宇宙中，當(dāng)我們想檢測那些有很大加速度的系統(tǒng)時，時間和空間也很可能因無法精確檢測而終止。”

　　這些發(fā)現(xiàn)意味著只要加速度足夠大，任何建立在時間、空間概念基礎(chǔ)上的理論都不再適用。這帶來了有趣的問題。如果在極端加速系中無法造出能精確計時的時鐘，僅僅是檢測方法的缺陷嗎？還是“時間”本身就有問題？無法精確計量這種性質(zhì)是否有其物理意義？

　　在現(xiàn)代實驗中，加速器能賦予粒子的加速度比上世紀(jì)70年代要高出幾個數(shù)量級。今天我們應(yīng)該能通過實驗看到盎魯效應(yīng)，由加速度引起的粒子衰變時間的變化應(yīng)該也能被看到。因此，物理學(xué)家們關(guān)于理想時鐘的論斷將很快得到驗證。

　　德拉甘說：“如果我們的預(yù)測被實驗證明，人們對與時空有關(guān)的諸多事物，如時間及其計量方法，都要開始重新認(rèn)識?！?/p>