时钟早已融入人类生活的方方面面。
时钟早已融入人类生活的方方面面，原子钟是卫星导航设备的基石，人体内的细胞钟对生命过程有主要影响。这些时钟都有一个共通点，即花费能量并开释热量。一样平常来说，更精确的时钟须要花费更多能量，这暗示了能量花费与准确性之间的基本联系。eurekalert.org网站当地韶光5月7日宣布，由英国兰开斯特大学领导的国际团队完成的最新实验表明，时钟花费的能量越多，计时就越准确。干系研究成果刊登在《物理评论X辑》中。
在实验中，研究职员制造了一个包含超薄薄膜和电子电路的大略单纯时钟。薄膜每振荡一次，时钟就会产生一次电计时。这种设计的奥妙之处在于，研究职员仅仅通过加热薄膜就能够供应动力，而流经时钟的完万能量流可由电测得。他们创造，供应的热量越多，时钟就越准确。事实上，计时精度与开释的热量成正比。为了使时钟的准确度提高一倍，研究职员须要供应两倍的热量。
研究职员表示，理解计时涉及的热力学本钱，是推动未来技能发展的中央步骤之一；而理解和测试热力学，是将其导向量子领域的主要路子。新研究还显示了时钟与蒸汽机之间的相似性。对蒸汽机而言，工程师供应热量完成的期望功受到热力学第二定律的限定。与之类似，时钟也受到该定律的限定，但它们输出的是精确的“滴答声”，而非机器功。
兰开斯特大学研究职员Edward Laird博士说：“热力学领悟了自然界最基本的事理。它见告我们有两种机器无法在不开释热量的条件下运转。一种是机器机，它开释热量做功；另一种是打算机存储器，它在重写时开释热量。我们的实验表明，时钟也受到热力学的限定。这也提出了一个有趣的问题——是否所有类型的时钟都受到热力学限定？或者只有我们研究过的时钟才是这样？”
故意思的是，许多日用时钟的效率与科学家的预测值非常靠近。例如，科学家的公式预测，如果一块腕表的准确度为千分之一，那么它必须花费至少1微瓦的能量。实际上，一块普通腕表的能耗只略高于这个数值。科学家感叹道，时至今日，创造于19世纪的热力学定律，仍旧有新的运用。
编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《物理评论X辑》
期刊编号：2160-3308
原文链接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/lu-whc050721.php
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