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引力时钟

科普小知识2022-07-12 16:56:00
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自然界有四种基本力量在起作用。它们是重力、电磁力、核力和原子衰变时的弱力。牛顿发现了重力,但爱因斯坦打开了重力的秘密之门。爱因斯坦在他的广义相对论中指出,宇宙充满引力波,引力波是一种物体周围的空间弯曲并以波的形式以光速传播的现象。这是一个相当深奥的问题。尽管它被提出已经有半个多世纪了,但它仍然吸引着许多物理学家的兴趣。1938年,英国物理学家和美国物理学家在对爱因斯坦的引力理论做了一些修改后,相继提出了引力弱化假说。根据这一假设,重力正在缓慢下降。重力真的在下降吗?这是另一个需要实验来回答的问题。原子钟出现后,有人提出,通过比较原子钟和“重力钟”,可以直接测量重力的减少。

原子钟利用原子中电子的振荡来代替普通钟的钟摆。决定电子振荡周期的力是原子中电子和原子核之间的电磁力。电磁力是恒定的,所以原子钟的速度不会改变。

所谓的引力钟是人造卫星的周期。引力时钟的速率可以根据人造卫星绕地球一周的周期来计算。当重力减弱时,周期增加,这表明重力时钟的速度变慢。如果重力真的随着时间的增加而减弱,重力时钟也会逐渐变慢。通过连续几年比较原子钟和重力钟的速率,重力减弱的假设可以在原则上得到验证。

当然,这只是一个想法。随着原子钟质量的不断提高和对人造卫星运动规律的深入了解,我们相信这种验证的日子很快就会到来。