Rigorous Comparison of Gravimetry Employing Atom Interferometers and the Measurement of Gravitational Time Dilation
我们提出了一个严格的引力和明确的答案，在否定的问题，是否重力与原子干涉仪是等价的测量的相对引力时间膨胀的两个时钟在空间中分离。虽然物质和光波，量子态和振荡器时钟通过普朗克-爱因斯坦-德布罗意关系和等效原理是量子同义词，但在引力理论的测试背景下存在关键差异。
2011-06-30 gr-qc quant-ph
Time dilation of quantum clocks in a relativistic gravitational potential
本文通过 Page 和 Wootters 量子时间形式，研究了相对论引力势中两个量子时钟的动力学演化，发现其时间膨胀效应与广义相对论 Schwarzschild 解一致，并探讨了引力红移。
2025-04-24 gr-qc quant-ph
Emergence of Gravitational Potential and Time Dilation from Non-interacting Systems Coupled to a Global Quantum Clock
本研究在Page-Wootters框架中将时间视为量子自由度，通过Wheeler-DeWitt型约束耦合质能与坐标时间，自然涌现出引力时间膨胀和牛顿引力势，并揭示重整化特征及叠加态粒子的量子修正。
2025-10-16 gr-qc quant-ph
Universal decoherence due to gravitational time dilation
低能量子系统的物理学研究通常没有明确考虑背景时空。弯曲时空的量子理论所固有的现象，如霍金辐射，通常被认为只在极端的物理条件下才相关：在高能量和强引力场中。在这里，我们考虑低能量子力学在引力时间膨胀的存在下，并表明，后者导致量子叠加的退相干。时间膨胀导致复合粒子内部自由度和质心之间的普遍耦合。由此产生的相关性导致粒子位置的退相干，即使没有任何外部环境。我们还表明，地球上的弱时间膨胀已经足以使微米级的物体退相干。因此，引力可以解释经典性的出现，而这种效应原则上可以在未来的物质波实验中得到检验。
2015-06-23 gr-qc quant-ph
Quantum time dilation in a gravitational field
本文研究量子叠加原理对引力时间膨胀的影响，通过处于位置叠加态的两能级原子，揭示其自发辐射速率与经典混合态原子不同，从而产生量子引力时间膨胀效应，并证明该效应可通过原子内能分数频率移动被当前原子钟观测到。
2024-05-03 gr-qc quant-ph
Universality of quantum time dilation
University of Warsaw（华沙大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
该研究揭示了量子时间膨胀的普遍性，指出动能量子时间膨胀对任何钟机制都适用，而引力量子时间膨胀则不具有普遍性，并提出了一个无经典类比的额外量子时间膨胀效应。
2022-11-04 gr-qc quant-ph
Gravitational time dilation, free fall, and matter waves
我们证明了粒子在引力场中的德布罗意波转向引力势较小的区域，使粒子下落。这种转向是由时钟在较小的电势下运行得较慢引起的。我们用海浪的比喻，在浅水区速度较慢，转向海滩。这种方法不需要假设沿测地线的运动，只用初等代数就可以定性和定量地解释自由降落。
2022-09-03 gr-qc hep-ph hep-th
De Broglie relations, Gravitational time dilation and weak equivalence principle
量子物理和引力之间的相互作用长期以来激发了令人兴奋的研究，这些研究揭示了量子定律和弯曲时空的一般概念之间的微妙联系。一个重要的例子是量子物理学和引力物理学中自由落体运动的独特性。在这项工作中，我们重新研究量子测试波包，分布在弱弯曲时空背景的自由落体运动。除德布罗意关系外，没有任何先验给定的哈密顿量或量子系统满足的最小作用量的假设。我们发现，量子测试波包的平均运动可以从德布罗意关系中自然地导出，并对量子波的引力时间膨胀进行了广义处理。量子测试质量在引力场中的这种平均运动与它们的质量和成分无关，并且精确地恢复了经典测试质量在弯曲时空中的自由下落或测地线运动。这提出了一个新的观点，即弱等效原理，它陈述了自由落体的普遍性，可能深深植根于量子物理学，并且是量子世界中出现的一种现象。
2018-12-10 gr-qc quant-ph
Does time always slow down as gravity increases?
我们考虑静止的观察者之间的引力时间膨胀和目前的例子，这与“随着引力的增加，时间变慢”的说法相矛盾。我们进一步表明，这种说法不可能是真的，在一般情况下，如果引力的强度被定义在一个观察者独立的方式。我们还提供了一个教学介绍引力时间膨胀，并讨论这一现象的方面，这往往是在广义相对论的教科书省略。
2021-02-24 gr-qc
Measuring gravitational time dilation with delocalized quantum superpositions
原子钟可以测量广义相对论预测的引力红移，精度很高，高度差只有1厘米。然而，所有现有的实验都涉及在不同位置的两个独立时钟的比较，而不是在离域量子叠加中的单个时钟。在这里，我们提出了一个干涉方案，采用第二族类型的原子，如Sr或Yb，能够测量的引力时间膨胀的原子波包的相干叠加在两个不同的高度。与其他最近的建议相反，不需要可以有效地抑制两种内部状态的脉冲。相反，该方案依赖于非常简单的原子光学，可以实现高衍射效率，对激光功率的要求相当温和。此外，振动噪声的影响被减去采用同步Rb干涉仪作为惯性参考。值得注意的是，最近在汉诺威投入使用的VLBAI设施，一个10米的原子喷泉，可以同时操作Yb和Rb原子，并实现高达2.8秒的自由演化时间，满足了成功实验实施的所有要求。
2020-10-21 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Tight constraints on Einstein-dilation-Gauss-Bonnet gravity from GW190412 and GW190814
引力波（GW）数据可以用来检验广义相对论的高度非线性和强场制度。修改后的引力理论，如爱因斯坦膨胀-高斯-博内和动力学陈-西蒙斯可以测试与先进的LIGO/处女座的第三次观测运行的上半年检测到的额外的GW信号。具体来说，我们分析了GW 190412和GW 190814的引力波数据，以限制这两个理论的参数。我们的结果表明动力学Chern-Simons引力仍然是不受约束的。对于Einstein-dilation-Gauss-Bonnet引力，在考虑GW 190814的数据时，假设它是一个黑洞双星，我们发现了$\sqrt{α_{\rm EdGB}}\lesssim 0.40\,\rm km$.与第一次引力波瞬变星表事件所设定的约束相比，这样的约束被改进了大约$10$的因子。
2021-07-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Quantum statistical gravity: time dilation due to local information in many-body quantum systems
我们提出了一个通用的机制出现的引力势，在量子系统中的所有经典对象的行为。我们的猜想是基于对多体量子系统中互信息的分析。由于量子系统中的测量通过纠缠影响周围环境，因此在一个位置的测量会减少其附近的熵。这种熵的减少可以用局部温度来描述，它与引力势直接相关。在我们的论证中，一个至关重要的因素是理想的经典力学运动以恒定的概率发生。这个定义是由经典系统中熵力的分析所激发的，它可以用引力势来正式重写。
2016-02-18 cond-mat.stat-mech gr-qc quant-ph
Bootstrapping Time Dilation Decoherence
本文提出了一个广义相对论性的球壳物质模型，球壳物质表面有一个理想流体，球壳物质与一个内振子耦合，它推广了作者最近提出的一个模型，用于构造一个自引力干涉仪[1]。内部振子的演化是相对于壳层的本地固有时间来定义的，允许振子作为本地时钟，根据壳层的位置和动量以不同的方式滴答作响。对系统进行了哈密顿约化，并对约化后的相空间给出了近似的量子描述。如果我们只关注外部动力学，我们必须追踪时钟的自由度，这将导致一种内禀退相干的形式，这种退相干与引力时间膨胀引起的“普遍”退相干机制有一些共同的特征[2]。我们注意到，在平坦时空的（无引力）极限中，退相干仍然存在，强调这种效应可以完全归因于适当的时间差，因此不一定与引力有关。虽然[2]中描述的效应在没有外部引力场的情况下消失，但我们的方法通过包括自相互作用来引导引力对时间膨胀退相干的贡献，从而产生根本上的引力内禀退相干效应。
2015-07-07 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum Time and the Time-Dilation induced Interaction Transfer mechanism
本文提出时间膨胀诱导的相互作用转移（TiDIT）机制，通过非微扰方法将Page-Wootters机制推广到有限维系统，用有效相互作用描述量子时间膨胀效应，为在量子技术中探索引力提供新工具。
2024-10-15 gr-qc quant-ph
Outperforming classical estimation of Post-Newtonian parameters of Earth's gravitational field using quantum metrology
Hong-Ou-Mandel（HOM）效应是在一个改进的马赫-曾德尔装置中对光子进行分析的，该装置中的两个粒子经历不同的引力势，随后使用分束器重新组合。结果表明，HOM效应直接依赖于臂间的相对论时间膨胀。这种时间膨胀可用于估计参数化后牛顿形式体系的$γ$和$β$参数。参数$γ$和$β$的不确定性的量级为$ 10^{-8}-10^{-12}$，取决于所采用的量子态。
2021-01-28 gr-qc quant-ph
Dilation Dark Matter in Vaidya-De-Sitter Spacetime
相对论性恒星的外部可以用Vaidya辐射度规来建模。从允许第二类流体的广义Vaidya度规出发，研究了爱因斯坦场方程产生新的解析解的条件。结果表明，在静态情况下，质量参数解给出经典de Sitter宇宙，在含时情况下，质量参数解给出与膨胀标量场耦合的扩展de Sitter度规.得出结论，在依赖于时间的情况下，相对论性恒星的大气层由各向异性弦流体与暗物质零流体耦合组成，并将标量场解释为产生暗物质的粒子。
1999-10-13 gr-qc
Force-Free Gravitational Redshift: Proposed Gravitational Aharonov-Bohm experiment
我们提出了一个可行的实验室干涉实验与物质波在引力势所造成的一对人工场产生的质量。它将证明这些质量的存在（以及对于运动的原子，时间膨胀）会引起相移，即使它不会引起任何经典力。相移与原子康普顿频率时钟的引力红移（或时间膨胀）产生的相移相同。与电磁学中的阿哈罗诺夫-玻姆效应类似，量子力学相位是引力势的函数，而不是经典力的函数。
2012-06-07 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.atom-ph
Atom interferometer as a freely falling clock for time-dilation measurements
提出利用单光子跃迁原子干涉仪作为自由下落时钟，直接测量相对论时间膨胀，可在MAGIS-100或10米原型机实现，突破原子钟极限。
2024-02-16 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Relativistic Time Dilation and Length Contraction in Discrete Space-Time using a Modified Distance Formula
在这项工作中，洛伦兹收缩和时间膨胀的相对论性现象推导出使用修改后的距离公式适用于离散空间。这个新的距离公式与毕达哥拉斯定理不同，但在距离大于普朗克长度时收敛于毕达哥拉斯定理。首先，将考虑在过去70年中由不同的人开发的四个候选公式。其中三个公式在最好地描述离散空间的条件下是相同的;然后在本文的其余部分中使用该方程。它表明，这个新的距离公式是适用于所有的尺寸尺度，从普朗克长度向上，并解决了两个主要的历史问题与离散时空模型。它解决的一个问题是在离散空间中保持各向同性。它解决的第二个问题是，普遍认为模型中的空间“原子”概念与狭义相对论所要求的这个原子的洛伦兹收缩是不相容的。利用新的距离公式，证明了无论两个参考系的相对速度如何，空间原子都不会发生洛伦兹收缩。它还表明，时间原子的时间膨胀不会发生。还讨论了任何物体能够以光速在本工作中导出的特定时间段内旅行的可能性。
2018-10-09 gr-qc
On the feasibility of detecting quantum delocalization effects on relativistic time dilation in optical clocks
本文推导光学晶格中离域原子钟在量子相对论主导阶的时间膨胀，提出实验与噪声分析，指出²⁴Mg钟有望探测该效应，而现有⁸⁷Sr钟尚不能。
2024-07-01 gr-qc quant-ph
The Duality of Time Dilation and Velocity
在狭义相对论中，时间膨胀$\frac{1}{\sqrt{1-v^2}}$和相对速度$v$在观测上是不可区分的，这是一种对偶性，在费米坐标下沿着曲线（用与坐标无关的语言来说，在沿着曲线的切线闵可夫斯基空间中）延续到广义相对论中。例如，在一个以$r$为半径静止的时钟上，远处的观察者在史瓦西度规下看到$\frac{1}{\sqrt{1-v^2}}=\frac{1}{\sqrt{1-2M/r}}$的时间膨胀，在Painlev{é}-Gullstrand自由降落度规下看到时钟以$v=\sqrt{2M/r}$的相对速度后退。对偶性意味着在引力坍缩期间，在恒星中心从固定半径$r>0$观测到的时间膨胀的增强与从任何方向观察到的中心后退的相对速度的增加是不可区分的（沿着曲线），这意味着局部膨胀。
2006-03-24 astro-ph gr-qc math.DG
Remarks on singular hypersurfaces and thin shells in general relativity
在本文中，我们给出了W.推导了以色列薄壳的运动方程。我们回顾了以色列的开创性论文的主要成果。Israel运动方程在总能量E<0、E=0和E>0的三种状态下求解。这类解类似于Lemaitre-Tolman-Bondi方程的三类解。我们还导出了引力质量总是正的约束条件。本文的主要结果是给出了壳层内、外度量关于真时的表达式。在这些坐标系中，时间膨胀公式很容易导出。我们还通过直接的几何分析导出了时间膨胀公式。特别是，我们表明，有一个差分时间膨胀的时钟在休息内的腔和休息外的腔。
2021-03-30 gr-qc
The Deviation of the Vacuum Refractive Index Induced by a Static Gravitational Field
分析了静态引力场对真空的影响，提出了非均匀真空的概念。根据光在太阳引力场中偏转的观测结果和广义相对论中相应的费马原理，导出了静态引力场中真空折射率的解析表达式。我们发现真空折射率的偏差由两部分组成：一部分是由时间膨胀效应引起的，另一部分是由长度收缩效应引起的。作为应用，我们通过计算机编程模拟了引力透镜的作用，发现丢失的中心成像可以合理地解释。
2007-04-10 gr-qc
The irreversibility of relativistic time-dilation
该研究针对相对论纳入涨落关系时存在的问题，通过分析特定类时空探究时间膨胀效应与涨落关系的关联，得出正熵产由狭义相对论和引力时间膨胀效应共同导致的结论。
2023-08-29 gr-qc quant-ph
On null geodesically complete spacetimes uder NEC and NGC; is the Gao-Wald "time dilation" a topological effect?
我们回顾了高-瓦尔德关于在NEC和NGC下零测地完备时空中的一种引力“时滞”效应的一个定理，我们观察到它在整个陈述中不再有效，以及一个结论，即如果用一个更精细的（时空-）拓扑代替流形拓扑，存在一类不存在粒子视界的宇宙学模型。由于塞曼-戈贝尔类的拓扑包含了时空的因果、微分和共形结构，并且有严肃的数学论据支持这种拓扑而反对流形拓扑，因此有强有力的证据表明，这类“时间膨胀”定理本质上是拓扑的，而不是具有特定的物理意义。
2019-08-04 gr-qc math-ph math.MP
A Unified Interpretation of Supernova, GRB, and QSO Time Dilation Signals in a Generalized Cosmological Time Framework
Department of Physics, Institute of Basic Science, Sungkyunkwan University（成均馆大学物理系、基础科学研究院）
本文在广义宇宙时间框架下，统一解释了超新星、GRB和QSO的时间膨胀信号，通过区分离散几何时钟与连续热辐射，揭示了不同天体源的行为差异及内在选择效应。
2026-03-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The Underlying Mechanisms of Time Dilation and Doppler Effect in Curved Space-Time
本文从量子场论（QFT）的角度研究弯曲时空中的时间膨胀和多普勒效应。本文介绍了一种保持时钟周期的坐标变换，并将其命名为CTMPC。与闵可夫斯基时空中的洛伦兹变换类似，CTMPC在弯曲时空中是一种正确的变换，因为它正确地反映了两个观测者测量的时间之间的关系，而且洛伦兹变换只是CTMPC在闵可夫斯基时空中应用的一种特殊情况。我们证明了保持定域度规的坐标变换（CTMLM）是一种CTMPC，而QFT中物理公式的数学形式将保持不变。作为CTMLM的应用，分析了弯曲时空中相对速度为任意时变的时间膨胀和多普勒效应。对于闵可夫斯基时空，时间膨胀和多普勒效应符合时钟假设。对于弯曲的时空，我们表明，即使发射的波有一个狭窄的频率范围，多普勒效应可能，在一般情况下，扩大频谱，并在同一时间，移动的频率值。这些新的发现将加深我们对时空本质和弯曲时空中的多普勒效应的理解，并可能为未来的天文观测提供理论指导。
2020-11-03 gr-qc hep-th
Interference of Clocks: A Quantum Twin Paradox
本文提出量子时钟干涉仪，证明闭合光脉冲干涉仪不受引力时间膨胀影响，但能实现量子孪生子悖论，并设计实验隔离该效应。
2023-06-23 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
DSR-relativistic spacetime picture and the phenomenology of Planck-scale-modified time dilation
Università di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Università di Cagliari（卡利亚里大学）；INFN, Sezione di Cagliari（意大利国家核物理研究所卡利亚里分部）
该研究探讨了DSR场景中普朗克尺度修正对时间膨胀的影响，发现其修正幅度太小，难以被实验检测。
2026-01-12 gr-qc hep-th
Centre of mass decoherence due to time dilation: paradoxical frame-dependence
最近提出的由于引力时间膨胀引起的复合物体的质心消相干[Pikovski等人，自然物理学15. June（2015）; arXiv：1311.1095]面临着重力和观测者加速度之间的等效原理。在实验室框架中，位置叠加$\vert x_1\rangle+\vert x_2\rangle$可以快速退相干，而在自由落体框架中，正如我所论证的，叠加可以存活几乎任意长的时间。矛盾的结果是解释到目前为止不赞赏的功能所提出的模型：质量中心的典型子系统是模糊的，它是不同的，在实验室和自由落体帧，分别。只要复合物体的质心运动是非相对论性的，一个简单的伽利略协变哈密顿量就可以代表具有完全相同物理预言的Pikovski { \it et al}理论。我们强调的权力，这哈密顿理解的Pikovski { \it等}理论的基本特征，并缓和一些不同的声明在最近的作品。
2017-03-10 gr-qc quant-ph
Pulsars and Redshifts
中子星的引力红移理论上限为z=0.62。而且，一般认为中子星的磁场的量级是10的12次方到10的13次方G。先前预测的电磁时间膨胀效应已被证明可以正确预测与原子核结合的μ子的衰变寿命。在本文中，它表明，电磁时间膨胀效应，随着引力时间膨胀效应，可以产生总的中子星的红移是大大大于0.62。例如，红移可以在10的13次方G的数量级上截止B的辐射。因此，我们可以得到一颗中子星，它除了在截断条件不成立的局部表面区域之外是不可观测的。假设是相干辐射，这种不包括恒星自转轴的表面区域将发出灯塔式的光束。由于这些区域中的磁场通常会强到足以引起显著的红移，并且没有理由期望这些区域总是具有恒定的大小、形状或场强，因此该模型解释了无线电波的优势，以及脉冲变化（例如零化和漂移）的存在。
2001-04-09 astro-ph gr-qc
