在愛因斯坦等人的狹義相對論中，速度越快，時間就越慢，這就是時間膨脹；而廣義相對論表明，引力越大，時間流逝速度就越慢，這也是時間膨脹。通俗的來說，就是如果我們測量一隻運動的時鐘——當我們我們遠離或靠近，都會發現時鐘的時間變慢了，而如果我們以同樣的速度，和時鐘一起運動（即相對靜止），那麼此時，時間就不會變慢。
在愛因斯坦的廣義相對論中，引力是時空曲率的表現。正如廣義相對論所預測並透過大量測試所證實的那樣，時鐘以不同的速度移動或位於引力場的不同區域以不同的速度滴答作響，這種現象稱為相對論的時間膨脹。
近日，《科學》雜誌發表了來自斯坦福大學科學家的最新研究，研究人員使用原子噴泉中的時間膨脹來測量時空的曲率。
該團隊建立的原子噴泉由一個 10 米高的塔組成，塔內裝有真空管——頂部有一個鎢環固定。為了使用噴泉，他們在單個原子下方發射鐳射，將它們向上推，而其他鐳射從頂部向下發射以產生阻礙作用。當原子到達底部時，第三個鐳射脈衝捕獲了原子。在他們的實驗中，研究人員將成對的原子推向噴泉，並測量它們在噴泉上下移動時產生的相移。
透過停止與噴泉頂部的鎢不同距離的原子來引發相移。該設定展示了由於時間膨脹引起的相移其中，正如愛因斯坦的相對論所描述的，時間在靠近大質量物體的地方流逝得更慢。在噴泉中，因此經歷了更多的加速度，這導致了這些原子與沒有上升得那麼高的原子之間的時間偏移。
該實驗揭示了由於時間膨脹導致的相移，正如愛因斯坦的相對論所描述的那樣，時間在接近大質量物體時變得更慢。在噴泉中，上升得更高的原子靠近鎢塊移動，因此經歷了更大的加速度，這導致了這些原子與沒有上升那麼高的原子之間產生了時間偏移。
實驗還表明，Aharonov-Bohm效應（即在磁場為零的區域，仍舊會存在磁效應）也適用於重力，因為圓柱形容器內的磁場可以影響從未進入容器內的粒子。在他們的原子噴泉中，電子沿著特殊的路徑在噴泉中上下移動，被強制疊加。儘管房間裡有磁場，但沒有磁力施加在它們身上。然而，仍有證據表明磁場發生了變化。
文獻
Albert Roura，Quantum probe of space-time curvature. Science 2022.
