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图片来源：皮克斯拜基本时钟
在物理学中，时间可以被视为第四维度。这是一个令人困惑的概念，物理学中两个最重要的理论在如何定义时间上有着根本的冲突。
描述微观粒子世界的量子力学认为时间是固定的、普遍的和绝对的，就像背景不会改变一样。然而，在描述引力的广义相对论中，时间是“可塑的”，它可以以奇怪的方式变化，位于引力场中不同位置的时钟将以不同的速度“摆动”。例如，当接近一个巨大的物体时，时钟“摆动”很慢，这不仅仅是一个“奇怪的理论”。地球表面的时钟确实落后于轨道卫星上的时钟。
当物理学家试图将这两种理论结合到量子引力理论中时，他们必须调和这两种对时间的描述。一些物理学家认为，为了调和这个矛盾，也许我们不能把时间看作是一个连续的存在，而是一个离散的时间周期。
这个想法类似于粒子物理学中的概念，即基本粒子的性质可以通过与其他粒子或场的相互作用来获得。例如，在宇宙空间中，希格斯场无处不在，粒子可以通过与希格斯场相互作用获得质量。那么，粒子有可能通过与周期性振荡的场相互作用来经历时间吗？振荡场的振荡周期就像一个规则的“滴答”声，就像一个在现实世界中摆动的时钟。
物理学家怀疑，如果在我们的宇宙中有这样一个基本的时钟来为整个宇宙计时，它会走得非常快。像希格斯场一样，它可能与物质相互作用，改变物理现象。
量子振荡
然而，对于这样一个基本的时钟，物理学家仍然缺乏一个可以用来描述它的理论，他们仍然不能理解时间的本质。因此，研究包括基本时钟在内的不同时间机制是帮助物理学家形成新理论的关键。
在一项新的研究中，物理学家将这个宇宙时钟想象成一个量子振荡器，并推导出它的振荡周期。他们得出结论，如果宇宙中有这样一个基本时钟，它的滴答频率必须超过每秒10次。这个结果发表在最近的《物理评论快报》。
在新的研究中，研究人员考虑了两个以不同频率振荡的量子振荡器。他们用较快的振荡器代表宇宙的基本时钟，用较慢的振荡器代表实验室中可测量的系统，如原子钟中的原子。原子钟是目前最精确的钟。他们创造了一个可以耦合这两个振荡器并相互作用的系统，并讨论了基本时钟对原子钟的可能影响。
研究人员发现，这种相互作用将导致两个振荡器慢慢失去同步，这使得原子钟不可能无限期地保持恒定的滴答周期，而是以不规则的时间间隔运行。这给时钟的精度增加了一个基本限制。这意味着，如果两个相同的原子钟在这个精度极限下测量，就会发现它们的“嘀嗒”声永远不会完全一致。通过这种行为，研究人员证实了时间有一个基本周期，这是时间划分的最终极限。
时间基本周期
量子物理学禁止任何小于10秒的时间，这就是所谓的普朗克时间，物理学家认为这是最短的可测时间。如果有一个基本时钟，普朗克时间可能是一个合理的运行节奏。
利用上述去同步特性，研究人员推断出基本时钟振荡周期的上限是10秒。虽然它比普朗克时间大10倍，乍一看，这似乎是一个巨大的差距，但在一些物理学家眼里，它非常接近普朗克时间。
我们目前最精确的原子钟的滴答周期大约是10秒钟的10倍。显然，创造这样一个时钟远远超出了我们目前的技术所能做的。然而，利用新研究中的模型，物理学家可以通过时钟之间的不同步来测量时间，这样他们就可以在更短的时间尺度上测量时间。
此外，选择这种量子振荡系统作为基本时钟模型的另一个优点是，这种系统与实验室中使用的时钟非常相似，这些相似的性能将基本时间问题带入了更具体的环境中。将来，更精确的原子钟将提供更多关于宇宙运行的信息。
