2026年5月15日 —— 在日常生活中，我们通过时钟指针的转动或手机数字的跳动来感知时间的流逝。但时间的本质仍然是物理学最深奥的问题之一。你可能已经听说过爱因斯坦相对论中，时间会因速度和引力而流速不同。

当量子力学介入时，时间变得更加复杂。在这一层面上，时钟的运动可以处于“叠加态”，即不同的时间流同时存在。然而，相对论与量子物理学之间的这种时间相互作用，从未被实验观测到。

发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，来自九州大学的研究人员，与史蒂文斯理工学院、滑铁卢大学、美国国家标准与技术研究院、科罗拉多州立大学以及斯德哥尔摩大学合作，设计了一个理论框架，表明当前最先进的离子阱原子钟可用于观测这种“时间的量子叠加”。

原子钟是一种超精密时钟，通过监测特定原子的频率来测量时间。由于其高精度，它们对GPS等现代技术至关重要。事实上，它们已经变得如此精确和灵敏，以至于能够探测到爱因斯坦理论预测的、在几毫米高度差下的时间膨胀效应。

“正是这种精度促使我们开发了理论模型。研究发现，原子钟的运动会与其内部能量发生‘纠缠’。这种纠缠的特征在于钟本身会失去部分量子特性，而这可以利用现代技术检测到，”九州大学高等研究院副教授Joshua Foo解释道，他也是该论文的主要作者之一。“我们引入了一种控制原子钟运动的新技术，将其对该效应的灵敏度提高了100到1000倍。”

这项工作确立了原子钟可作为探索时间量子本质的平台，为基础物理学开辟了一个新的实验前沿，同时也有助于开发更精密的下一代原子钟。

“自然而然，将我们的理论模型变为现实是下一个重要步骤，而设计一个考虑现实世界不可预测性的详细实验，将使我们更深入地理解这一模型，”Foo总结道。“我们也很感兴趣的是，探索原子钟是否最终能用于探测引力的量子领域——这是物理学中的另一个基本问题。”