時間是什么？

這是個哲學(xué)問題。

但也是個工程問題。

因為無論是導(dǎo)航衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)、金融交易，還是深空探測，本質(zhì)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(xué)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(shù)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(jīng)準到什么程度了？

現(xiàn)代最先進的光學(xué)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(jīng)接近完美。

可物理學(xué)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(wěn)定，但畢竟處于原子外圍。

它們很容易受到外界環(huán)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(fā)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(xué)家來說，這些誤差依然太大。

于是一個大膽想法出現(xiàn)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(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去。

而質(zhì)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(nèi)部能級躍遷來計時。

理論上精度會更高。

穩(wěn)定性也會更強。

問題是想法很美。

現(xiàn)實很殘酷。

絕大多數(shù)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(fā)不了。

想研究它們，往往需要粒子加速器級別的設(shè)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(xué)家發(fā)現(xiàn)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(fā)態(tài)。

低到什么程度？

低到激光居然能夠直接激發(fā)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(shù)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(xiàn)在。

這把鑰匙終于轉(zhuǎn)動了鎖芯。

中國清華大學(xué)團隊和奧地利維也納量子科學(xué)與技術(shù)中心團隊，幾乎同時宣布成功構(gòu)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(shè)備復(fù)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(guān)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(wù)。

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(wěn)定的“節(jié)拍器”。

實驗結(jié)果顯示。

一天運行下來。

頻率不穩(wěn)定度已經(jīng)接近十萬億分之一。

這已經(jīng)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(yè)。

他們利用核鐘尋找超輕暗物質(zhì)。

因為如果暗物質(zhì)存在，它可能會讓釷核能級發(fā)生極其微弱的周期性變化。

雖然最終沒有發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)。

但實驗靈敏度已經(jīng)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(jīng)能干活了。

為什么物理學(xué)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(xiàn)代物理學(xué)里最重要的一些發(fā)現(xiàn)，本質(zhì)上都是“測時間”。

GPS衛(wèi)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(zhì)需要測時間。

甚至研究宇宙常數(shù)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(jīng)預(yù)言。

引力會讓時間變慢。

這個效應(yīng)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(xù)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(shù)可能不是絕對恒定的。

例如精細結(jié)構(gòu)常數(shù)。

電子質(zhì)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(fā)生變化。

如果真是這樣。

整個現(xiàn)代物理學(xué)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(wěn)定。

穩(wěn)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(wèi)星。

當顯微鏡第一次出現(xiàn)時，人類看見了細胞。

而核鐘出現(xiàn)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(zhì)的變化。

當然，現(xiàn)在談革命還為時尚早。

兩項成果目前都還是預(yù)印本論文。

距離成熟商用還有很長的路。

設(shè)備體積巨大。

成本高昂。

穩(wěn)定性還需要進一步提升。

但有一點已經(jīng)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(jīng)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(fā)現(xiàn)什么？

歷史告訴我們。

每當人類把測量精度提高一個數(shù)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.