计时是一项严肃的事情。如今的标准,即美国国家标准与技术研究院的原子钟,每 3 亿年才增减一秒。要在此精度水平上进行改进似乎是不可能的,但科学家们可能已经找到了方法。
在《物理学自然》杂志上发表的一项最新研究中,研究人员提出了一个由量子纠缠这一奇妙科学连接起来的全球原子钟网络的设想。尽管这仍然是理论上的,但彼得·科马尔(Peter Komar),哈佛大学物理学研究生表示,这个世界时钟“即使从宇宙诞生之初就开始运行,也从未丢失或增加过一秒”,那几乎是 138 亿年前。如果科学家们有一天能够让这个时钟网络成为现实,那将是计时科学长久以来进步的最新一步。
日晷
日晷是已知最早的计时设备,出现于公元前 3500 年左右。它通过一个垂直物体(如柱子或十字架)投下的阴影来指示一天中的时间。然而,该设备最终被证明不可靠,因为它不仅会受到恼人的云层和风暴的干扰,而且其关键的计时部分每天只有一半时间能被天空照亮。
摆钟
荷兰数学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)于 1656 年发明的摆钟能够可靠地计时——并且在夜间也能工作——但它也有局限性。钟表机械零件的精度会受到温度、气压甚至地球引力的影响,因为摆锤在低海拔地区和地球两极的摆动速度会更快。

The Granger Collection, New York
航海钟
水手们需要可靠的时钟来指示当地时间,以便他们能够计算经度。英国木匠约翰·哈里森(John Harrison)应运而生,他的计时器可以将经度精度提高到半度以内。他的钟表在 18 世纪后期被称为航海钟(本质上是早期怀表),通过平衡和弹簧组合提高了精度,每天误差在 0.8 秒以内。

Bettmann/CORBIS
原子钟
1949 年,美国国家标准与技术研究院研制出第一台原子钟,该钟通过测量特定原子过程的持续时间来确定时间。1967 年,一秒本身被正式定义为铯原子系统中发出的微波辐射振荡 92 亿次。如今,更新的 NIST-F2 型号在 3 亿年内精度可达一秒。
量子时钟
拟议中的量子时钟网络可以通过将纠缠的原子钟安装在全球卫星上或将其安置在地球各地的不同实验室来运行。由于时钟是量子链接的,每个时钟几乎可以立即将其时间中继到一个中央节点,该节点将对时间进行平均并从中继回。因此,每个时钟都可以调整其精度,从而创造出科马尔所称的“超级时钟”。拥有如此精确的时钟,科学家们可以收集更精确的实时大陆漂移测量数据,从而有可能探测到地震等自然灾害。
[本文最初以“时间悄然流逝”为标题刊印]















