研究发现时钟耗能越高就越准确。图片来源：兰开斯特大学

一项新实验表明，一个时钟消耗的能量越多，它的计时就越准确。

时钟遍及生活的各个方面，从作为卫星导航基础的原子钟到我们体内的细胞时钟。它们都消耗能量并释放热量。例如，一个厨房的时钟，通过耗尽电池来做到这一点。近日，一个来自英国兰开斯特、牛津和奥地利维也纳的国际科学家团队发现，通常来说，最精确的时钟需要最多能量，这暗示了能量消耗和准确性之间的基本联系。

为了做到这一点，研究人员建造了一个特别简单的时钟，由一个振动的超薄薄膜组成，它有几十纳米厚、1.5毫米长，并与电子电路结合在一起。薄膜每振荡一次就产生一次电滴答。这种设计的巧妙之处在于，它仅仅通过加热薄膜来提供动力，而通过时钟的整个能量流动可以用电来测量。

科学家发现，他们提供的热量越多，时钟运行得就越准确。事实上，精度与释放的热量成正比。为了使时钟的准确度提高一倍，他们需要提供两倍的热量。

相关论文发表在《物理评论X》上，这是第一次测量最小时钟产生的熵或热损失。

兰开斯特大学的Edward Laird说：“热力学融合了自然界最基本的原理，告诉我们有两种机器不释放热量就不能运转。一个是机械机，它释放热量做功，另一个是计算机存储器，它在重写自身时释放热量。这个实验表明时钟也受到热力学的限制。这也提出了一个有趣的问题：所有可能的时钟都是以这种方式限制的吗？”

编辑：沈湫莎

责任编辑：任荃

来源：中国科学报

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