1971 年哈費爾與吉丁所作的銫原子鐘繞地球飛行試驗中,另乙個方向時間變快怎麼解釋?

時間 2021-06-03 15:27:59

1樓:多時空

試驗結果見下表:

@學無止境已經講得很好, 原子鐘可能受到引力場、電磁場等力學因素的影響而出現變化;運動效應不應該有方向性。

這裡再補充一點:運動效應僅僅是觀察效應而不會對鍾產生實質性影響。理由是:

1,運動是相對的。當地面上的「鐘」看飛機上的鐘在運動,應該走慢的時候,飛機上的「鐘」看地面上的鐘在運動,也應該走慢,那麼,誰該走慢呢?這就是一對「雙生子」,誰老誰年輕,永遠說不清楚,最後不得不說,沒有誰優先,只能「平權」。

2,觀察者與物件之間沒有相互作用,觀察並不影響物件的運動狀態。飛機(鐘)在天上飛,地面上是否有人觀察它,它的飛行狀態始終不變,所以,鐘慢鐘快不受地面觀察的影響。3,如果地面觀察會影響到鐘的程序,那麼,地面上不止那乙隻「不動」的鐘,還有相對速度各不相同的許多許多觀察者,例如大街上東奔西跑的千萬個汽車司機、火車上南來北往的眾多乘客、陸地上追逐獵食的獸群、水中穿梭玩耍的游魚、空中展翅閃過的飛鳥,等等,對於每乙個觀察者,飛機(鐘)的速度是不同的,那麼,那乙隻鐘應該按照哪乙個觀察者的「看法」去執行呢?

它為何只按那只不動的鍾去執行呢?顯然,飛機上的乙隻鐘不可能「同時」走出許多個觀察者的觀察結果也不可能只按那只不動的鐘所要求的去走任何觀察者都不具有優先權。所以,飛機上那只可憐的鐘,在萬般無賴的情況下,只能對所有的「傍觀者」都不理不睬,最終只能是:

誰能給它作用力,它就走給誰看。所以,實驗結果,不能用運動學解釋,向東的-184納秒和向西的96納秒都不應該出現;實驗結果只能用力學因素(引力場、電磁場、大氣溫度等等)的變化來進行解釋。顯然,當前的力學理論還不能完美解釋實驗,理論仍需繼續完善。

2樓:學無止境

2023年,兩位科學家利用數台銫原子鐘,其中四台放到飛機裡,地面上留一台作為標準鐘,隨後讓飛機在赤道附近環球飛行,乙個往西乙個往東,耗費的時間大約是三天,最後看飛機上的原子鐘和地面原子鐘的時間差異。

利用飛機環球航行,可以驗證兩種相對論效應,其中飛機飛行速度,再加上全球飛行的路程,可以使得狹義相對論的動鐘變慢效應表現的稍微可觀一些;而飛機的飛行高度又保證了廣義相對論中的引力鐘慢效應得以展現。

最後我們就來看看當年這次實驗得到的資料:

實際值:向東飛行一圈,飛機上的時間比地面慢了59納秒左右;而向西飛行時,飛機上時間比地面時間快了273納秒左右。

可以發現,飛機在向東和向西繞地球一圈後原子鐘的差異還是很明顯的,並且表中還給出了相對論的預計值,可以發現二者在誤差範圍內的數值還是很接近的。

我們做乙個簡單的分析,只需要從原理上就可以發現該實驗從設計上就有問題。

《量子空間》作者對類似實驗提出乙個質疑,原子的振盪頻率會由於溫度,引力,速度等環境改變產生變化,振盪頻率原則上是乙個能量概念,能量總是會產生和環境相隨的變化。所以原子鐘作為乙個使用的便捷手段是可以的,但是作為時間的計時原則則是錯誤的。我認為這個觀點是從物理學第一原理出發得出的正確結論。

比如,引力是擁有能量的(推動質量運動),所以引力場會影響原子震動頻率,這是乙個自然推論,可以解釋引力紅移(藍移)現象。飛機的高度導致引力場強度變化,從而產生引力能量對原子振盪頻率的改變,這是乙個符合邏輯的解釋。

從動力學效應上分析,飛機向西向東在相對論框架內是平權的,都是相對地面有相對慣性速度,(和邁莫實驗光速各向同性乙個原理),所以東西兩個方向沒有優先性,而只有用牛頓空間才能出現根據方向產生的運動優先性。這裡在計算飛機東西向運動時候,疊加了地球自轉方向因素,也就是地面向東向西的運動方向,是首先預設了絕對空間存在並以此為依據判斷地面向東還是向西運動,然後再計算飛機對地面的速度疊加。也就是,這個速度值,是疊加了絕對空間這個不動參考係出來的值,和相對論正好相悖,從計算基礎就不是用相對論概念,怎麼去證明相對論正確呢?

根據相對論原理,運動沒有絕對方向性,只有相對運動,飛機向東或者向西是一樣的,只需要考察飛機對地面的相對速度,所以向東向西所產生的運動學延時效應是一樣的,根本就不應該出現那個延時的正負值。正負值的出現恰恰證明了用牛頓絕對空間來考察運動出現了延時不同。這裡面疊加了運動方向的因素。

文章被以下專欄收錄

量子空間

本專欄探索基於歐式空間的量子化所產生的物理理論延展

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3樓:暗夜膛擊

網路搜到的實驗結果圖:

原始文獻:

Around-the-World Atomic Clocks: Observed Relativistic Time Gains

我覺得是地球自轉的參考係拖曳導致。

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