如何评价美国科罗拉多大学叶军团队首次在毫米尺度验证广义相对论？
首先，这是对广义相对论核心预言的直接且极端的检验。 爱因斯坦的广义相对论自提出以来，已经在宏观尺度上得到了无数次的验证，从水星近日点的进动，到光线在太阳引力场中的弯曲，再到引力波的探测，每一次都证实了其卓越的解释力和预测能力。然而，将这些验证推向越来越小的尺度，同时维持高精度，一直是实验物理学领域一个艰巨的挑战。
在毫米尺度进行验证，意味着科学家们要面对的是微弱的引力信号与背景噪声的搏斗。想象一下，在日常生活中，我们感受不到任何物体的引力，即便是非常巨大的山脉，其引力效应也是微乎其微。在毫米尺度上，引力作用更是弱到几乎可以忽略不计，远低于电磁力等其他基本相互作用。要在如此微弱的信号中提取出广义相对论的效应，并与噪声区分开来，需要的是前所未有的实验技术和精密的测量手段。
叶军团队正是通过其“悬浮光子晶体”的技术实现了这一壮举。这项技术的核心在于利用高度精密的机械和光学系统，将一个微小物体（例如一个微小的晶体）悬浮在近乎完美的真空环境中，并精确地控制它的运动。他们通过极其灵敏的测量装置，能够探测到这个微小物体在另一个质量物体（在这个实验中，可能是一个特制的、具有精确质量分布的物体）的引力作用下产生的极其微弱的加速度。
其次，这项研究为探究新物理提供了重要基础。 尽管广义相对论在宏观尺度上取得了辉煌的成功，但在一些极端条件下，例如黑洞的视界附近或宇宙的早期，它的适用性仍然受到质疑。此外，在量子力学和广义相对论这两个物理学支柱之间，至今未能找到一个统一的理论框架。
在微观尺度上对引力进行检验，恰恰是寻找超越现有理论的新物理现象的潜在途径。如果广义相对论在毫米尺度上失效，或者实验结果与理论预言存在偏差，那么就可能意味着存在新的引力理论，或者有尚未发现的微观引力效应。例如，一些理论推测可能存在“第五种力”，或者引力在微小尺度上的行为会发生变化。叶军团队的实验，通过直接探测毫米尺度的引力相互作用，为检验这些新物理模型提供了至关重要的实验数据。
第三，这项技术本身就是一项了不起的工程成就。 实现毫米尺度的引力验证，并非易事。需要克服的挑战包括：
制造和操纵微小、高精度的物体： 需要能够制造出质量分布均匀、表面光滑的微小物体，并能精确地将其悬浮和移动。
超高真空环境： 为了消除空气阻力和其他环境干扰，实验需要在极高的真空度下进行。
极度灵敏的测量仪器： 检测引力效应所需的探测器灵敏度要达到前所未有的水平，能够区分出比背景噪声还要微弱的信号。
隔绝各种干扰： 地球的震动、电磁场、温度变化等都会对实验产生干扰，需要设计复杂的隔震和屏蔽系统来消除这些影响。
精确的控制系统： 整个实验过程都需要精确的控制，以确保测量的可靠性和可重复性。
叶军团队在这些方面都展现出了世界顶尖的水平。他们开发的悬浮技术和测量方法，不仅成功地验证了广义相对论，也为未来在更小尺度上进行引力实验奠定了技术基础。
最后，这项研究体现了科学探索的坚持和毅力。 将理论推向极端并进行验证，是物理学不断进步的动力。叶军教授及其团队长年累月地在这一极具挑战性的领域进行研究，投入了巨大的心血和智慧。他们的工作是对基础物理学最纯粹的追求，也是对人类认识宇宙奥秘的贡献。
总而言之，科罗拉多大学叶军团队在毫米尺度上验证广义相对论的工作，是一项集理论验证、前沿探索和工程突破于一体的杰出成就。它不仅加深了我们对引力这一基本力的理解，也为未来的物理学研究开辟了新的视野和可能性。这项工作的重要性，足以载入物理学史册。
网友意见
谢邀。这项研究[1]的重点不是什么广义相对论，更不是什么和量子力学结合，而是展示基于原子分子光物理的时间精密测量技术的潜力。这种原子钟是通过原子能级跃迁的频率固定这点，来计量时间的。问题在于，频率固定只是理想状态，现实世界里有各种原因会造成频移，消除频移从而是提升精度的关键。作者团队先前的研究已经介绍了他们采用的方案，[2]介绍了消除各种来源频移的方案，[3]专注于其中这篇回答将介绍的一个方面，取得了超过三个数量级的精度改进，对这项研究至为关键。
这种原子钟叫光晶格钟，光晶格是激光干涉形成的周期性势阱，把大堆超冷原子陷俘进去，这种体系的好处在于高度可控。让一维光晶格沿着局部重力加速度的方向，晶格势加上引力势实现如下的Wannier-Stark态。计量时间利用的是基态 到激发态 的跃迁。
由于驱动跃迁的激光波长不同于格点间距，激光会有效地将不同格点上的态耦合起来，晶格势比较浅的话，原子会隧穿到别的格点上，这种耦合是所谓的离位 -波相互作用；晶格势比较深的话，一个格点陷俘很多原子，它们间会发生碰撞，这种耦合是所谓的在位 -波相互作用。对跃迁 ，这两种耦合造成的频移是反向的，所以将晶格势调节到所谓的魔法深度（这起名真是没有创意……），它们就能恰好抵消：
这并不是广义相对论最精确的实验检验，而是在最小尺度上的实验检验。现在已经实现毫米尺度了，精度再提升一个数量级的话，确实能谈广义相对论与量子力学结合，但也只是结合，只能说是“弯曲时空量子力学”，离涉及广义相对论与量子力学矛盾的量子引力还远着呢！量子引力是Planck长度 尺度上的事情。当然，也许下次测发现广义相对论的预言不对了，那就真的是轰动性的新闻了。
相关技术能否在其它领域得到应用？当然可以有很多应用。能在如此高的精度上测量引力红移，自然就能测量海拔，从而监测非常细微的岩浆流动，地壳变形，建立火山喷发和地震预警系统。
参考
- ^ T. Bothwell et al., Resolving the gravitational redshift across a millimetre-scale atomic sample, Nature 602: 420-424 (2022).
- ^ T. Bothwell et al., JILA SrI optical lattice clock with uncertainty of 2.0×10^(-18), Metrologia 56: 065004 (2019).
- ^ A. Aeppli et al., Hamiltonian engineering of spin-orbit coupled fermions in a Wannier-Stark optical lattice clock, arXiv: 2201.05909.
相对论咱也不懂，我就关心：引力场越强，时间就越慢，从而改变电磁波的频率。那么反过来行不行？
我在网上搜索了一下相关的讨论，似乎电磁波和引力之间是存在相互的作用的：https://www.researchgate.net/post/Does_electromagnetic_radiation_or_electromagnetic_energy_show_gravity
聊点其他的。
科罗拉多大学博尔德分校，NIST任职。都在博尔德。就是前几天媒体报道的“美国大火”发生的地方，我一个表哥也是在NIST任职。我问他那边没事吧。他说啥事没有，好得很。令我惊讶的，博尔德几十万人口，却拥有大量的科研机构。这个地方是美国的核心腹地。
这些中国人科研人员都是国内的学霸。国内大学培育出来的精英，辗转到美国留学最终在美国科研机构从事研究工作。大多加入了美国国籍。
现在中美关系发生了巨变，中国人在美国留学受到了更多的限制，特别是学习理工科。
那些拼命到美国的中国人，所谓的美国梦是什么呢？
无非就是几点：
一个相对公平的环境；没有大的变动，个人未来发展可以预期。
一个有一定的法律和秩序，能讲理的地方。
有一间独立屋。
有两辆车。
除了最后一个，我觉得国内现在其他的还提供不了。不是无法提供，是提供不了。
一个九百六十万平方公里土地世界最广袤的国土，连每年20平方公里的墓地都提供不了，都要强制火化连最基本的生死都没法尊重的，高价卖墓地的地方。真不是缺资源，而是水平不够。
墓地都没有，何况独立屋？
我们住不了独立屋不是我们没有土地，而是我们逻辑思维和分析能力上一塌糊涂。自己把自己整瘸了。或者干脆是有意而为之。
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