陜西
時間是什么？
這是個哲學問題。
但也是個工程問題。
因為無論是導航衛星、互聯網、金融交易，還是深空探測，本質上都依賴同一件事：
把時間測得足夠準。
過去一百年里，人類一直在和時間較勁。
從擺鐘到石英鐘，從銫原子鐘到光晶格鐘，每一次進步都意味著我們能把時間切得更細，把宇宙看得更清楚。
而就在最近，兩支研究團隊分別在中國和歐洲完成了一件物理學家追了幾十年的事情：
世界上第一批真正意義上的核鐘，終于開始工作了。
這聽起來像是原子鐘的升級版。
實際上，它可能意味著人類計時技術的一次代際跨越。
因為這一次，人類不再依賴電子。
而是直接盯上了原子核。
說起來有點奇怪。
原子鐘已經準到什么程度了？
現代最先進的光學原子鐘，誤差大約是幾十億年才偏差一秒。
沒錯。
是幾十億年。
換句話說，從恐龍滅絕一直計時到今天，它都未必能錯一秒。
聽上去已經接近完美。
可物理學家并不滿足。
因為他們知道，原子鐘還有一個天然缺陷。
它測量的是電子躍遷。
電子雖然穩定，但畢竟處于原子外圍。
它們很容易受到外界環境影響。
磁場。
電場。
溫度變化。
甚至周圍原子的擾動。
都會讓電子能級發生極其微小的漂移。
對于普通人來說，這些誤差根本不存在。
但對于追求極限精度的物理學家來說，這些誤差依然太大。
于是一個大膽想法出現了：
既然電子容易受干擾。
為什么不直接用原子核呢？
原子核就像一個堅固堡壘。
電子在外面轉來轉去。
而質子和中子被牢牢鎖在核心深處。
相比電子，原子核對外界幾乎無動于衷。
如果能利用原子核內部能級躍遷來計時。
理論上精度會更高。
穩定性也會更強。
問題是想法很美。
現實很殘酷。
絕大多數原子核根本不給你這個機會。
因為核能級之間的能量差太大。
普通激光根本激發不了。
想研究它們，往往需要粒子加速器級別的設備。
于是幾十年來，人們知道核鐘很厲害。
但沒人能真正造出來。
直到科學家發現一個另類。
釷-229。
整個元素周期表里，它幾乎是個異類。
別的原子核躍遷能量高得離譜。
而它恰好擁有一個異常低能的激發態。
低到什么程度？
低到激光居然能夠直接激發它。
這意味著人類第一次有機會像操作電子一樣操作原子核。
于是過去二十多年里。
全球無數實驗室開始圍繞釷-229展開競爭。
很多人甚至把它稱為：
打開核鐘時代的鑰匙。
而現在。
這把鑰匙終于轉動了鎖芯。
中國清華大學團隊和奧地利維也納量子科學與技術中心團隊，幾乎同時宣布成功構建核鐘。
兩支團隊采用的思路非常相似。
他們把釷-229嵌入氟化鈣晶體之中。
隨后使用波長約148納米的真空紫外激光進行探測。
這一步其實難得離譜。
因為真空紫外光本身就是實驗物理里最難駕馭的光源之一。
波長極短。
設備復雜。
稍有誤差就會失敗。
過去許多核鐘項目就是死在這里。
但這一次，他們成功了。
更關鍵的是。
他們不僅看見了核躍遷。
還讓它真正承擔起了計時任務。
清華團隊的做法比較直接。
他們把激光頻率鎖定到釷核躍遷頻率上。
相當于給激光裝上一個超級穩定的“節拍器”。
實驗結果顯示。
一天運行下來。
頻率不穩定度已經接近十萬億分之一。
這已經達到令人咋舌的水平。
而歐洲團隊則干脆把核鐘拉去干副業。
他們利用核鐘尋找超輕暗物質。
因為如果暗物質存在，它可能會讓釷核能級發生極其微弱的周期性變化。
雖然最終沒有發現暗物質。
但實驗靈敏度已經追平甚至超過目前最先進的原子鐘。
這相當于證明：
核鐘不僅能走。
而且已經能干活了。
為什么物理學界會如此興奮？
因為核鐘真正厲害的地方，從來不是報時。
而是測量宇宙。
很多人不知道。
現代物理學里最重要的一些發現，本質上都是“測時間”。
GPS衛星需要測時間。
引力波探測需要測時間。
驗證相對論需要測時間。
尋找暗物質需要測時間。
甚至研究宇宙常數是否變化，也是在測時間。
時間測得越準。
宇宙暴露出的秘密就越多。
舉個例子。
愛因斯坦曾經預言。
引力會讓時間變慢。
這個效應叫引力時間膨脹。
過去需要把鐘放到高山和海邊比較。
后來原子鐘精度提升。
只需要幾十厘米高度差就能測出來。
未來如果核鐘繼續進步。
也許幾毫米高度差都能看見時間流速變化。
這意味著什么？
意味著一塊桌子的高低起伏，都可能被當成引力探測器。
整個地球都會變成一個巨大的測量實驗室。
還有更瘋狂的用途。
許多理論認為，宇宙中的基本常數可能不是絕對恒定的。
例如精細結構常數。
電子質量。
甚至某些基本相互作用強度。
它們可能在極漫長的時間尺度上發生變化。
如果真是這樣。
整個現代物理學都將被重新書寫。
而核鐘，恰恰是檢測這種變化最有希望的工具之一。
因為它足夠穩定。
穩定到連宇宙最細微的顫抖都可能被記錄下來。
某種意義上說。
核鐘的誕生并不僅僅意味著人類獲得了一種更好的鐘。
它更像是獲得了一臺新的顯微鏡。
或者新的望遠鏡。
當伽利略第一次把望遠鏡對準天空時，人類看見了木星衛星。
當顯微鏡第一次出現時，人類看見了細胞。
而核鐘出現之后。
我們或許會第一次看見隱藏在時間背后的東西。
那些極其微弱、極其緩慢，卻決定宇宙本質的變化。
當然，現在談革命還為時尚早。
兩項成果目前都還是預印本論文。
距離成熟商用還有很長的路。
設備體積巨大。
成本高昂。
穩定性還需要進一步提升。
但有一點已經十分明確。
過去二十多年里，人們一直在問：
核鐘到底能不能造出來？
如今這個問題已經有了答案。
能。
而接下來真正的問題變成了：
當人類擁有比原子鐘更精準的核鐘之后，我們究竟會發現什么？
歷史告訴我們。
每當人類把測量精度提高一個數量級。
自然界總會給出一些意想不到的驚喜。
這一次，可能也不會例外。
參考文獻
Huang, B. et al. (2026). A nuclear clock based on 229Th. arXiv:2606.08870.
Toscani De Col, L. et al. (2026). A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop. arXiv:2606.04997.
Peik, E., Tamm, C. (2003). Nuclear laser spectroscopy of the 3.5 eV transition in Th-229.
Phys.org (2026). Nuclear clocks tick for the first time.
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