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“已测出原子钟慢了N微秒”辩析

已有 3086 次阅读2012-8-6 03:22 | 原子钟 分享到微信

“已测出原子钟慢了N微秒”辩析  

2012-07-30 15:13:32|  分类: 默认分类 |  标签: |字号 订阅

 

                                             “已测出原子钟慢了N微秒”辩析

 

方舟子老师在《相对论有没有用?》这篇博文中说卫星上原子钟钟比地球上时钟每天要快上大约38微秒。由于测出的时差38微秒非常小(1微秒=1/1000000秒),所以,我原本怀疑这是测量误差所致。我在《与哲、数原理相冲的宇宙论应自动让位》中提到方舟子老师的《相对论有没有用?》这篇博文,我对方舟子老师以GPS系统为民所用来佐证相对论的正确性提出了自己的看法,请读者读一下我的《与哲、数原理相冲的宇宙论应自动让位》或《读爱因斯坦文有感》一文。迄今,我仍要说,卫星上时钟变慢的所谓事实要等到测出大一点的值我才放心地承认这个事实。即便有卫星钟变慢的事实,那么,我对造成卫星上时钟变慢的原因还有以下说法:

原子钟正常工作的条件:

1、          原子钟对气温等的要求:如果将原子钟处在100万度高温中,则,原子钟化作一缕青烟飞了,此时,原子钟不存在了,谈不上正常工作。装着原子钟的飞船掠过黑洞时,钟是否能正常工作?

2、          原子钟由物质构成。设想,假如我们将原子钟放在一个平板车上,我们拉着车不断地加速,一开始,我们觉得板车上原子钟轻如无物,我们稍加力就可以使板车加速。可是,随着我们不断将车加速,加速变得越来越难,――我们觉得板车上的原子钟越来越重——它变得几十吨重、几百吨重、几千吨重、……,一座泰山那样重、整个地球那样重、整个太阳系那样重、整个银河系那样重,……,当原子钟的载体的速度到达光速时,原子钟中的每一个分子、原子、夸克的质量都成了∞。当原子钟本身的质量达到一定的值时它便无法正常工作了。

结论:原子钟所指示的时间,受质能方程制约和其所处环境造成的影响的双重影响。

将多个原子钟放在不同的轨道上,它们便会呈显出不同的时间——与质能方程的要求的时间理应很接近,但,钟不能正常工作,必定影响时间的显示。我的潜台词是:已测出的时缓值会不会是钟不能正常工作等原因造成的?!

 

附: 

1秒=1000毫秒(ms), 1毫秒=1/1000秒(s);

1秒=1000000 微秒(μs), 1微秒=1/1000000秒(s);

1秒=1000000000 纳秒(ns),1纳秒=1/1000000000秒(s);

1秒=1000000000000皮秒 1皮秒==1/1000000000000秒。

原子钟是利用铷、铯等原子的稳定振荡频率制成的极精密计时器,计时误差小于每日百万分之一。
陕西天文台内有三台铯原子钟和两台氢原子钟,北京时间就是根据它们所表示的时间定的。

 

1946年美国物理学家利比首创了原子钟的原理。两年之后,在华盛顿国家标准局诞生了第一台原子钟。原子钟靠计算铯原子或者氨原子的天然振动来计时,准确性相当高,300年中的误差不到1秒。
铯原子钟的工作原理
每一个原子都有自己的特征振动频率。人们最熟悉的振动频率现象就是当食盐被喷洒到火焰上时食盐中的元素钠所发出的桔红色的光。一个原子具有多种振动频率,一些位于无线电波波段,一些位于可见光波段,而另一些则处在两者之间。铯133则被普遍地选用作原子钟。
将铯原子共振子置于原子钟内,需要测量其中一种的跃迁频率。通常是采用锁定晶体震荡器到铯原子的主要微波谐振来实现。这一信号处于无线电的微波频谱范围内,并恰巧与广播卫星的发射频率相似,因此工程师们对制造这一频谱的仪器十分在行。
为了制造原子钟,铯原子会被加热至汽化,并通过一个真空管。在这一过程中,首先铯原子气要通过一个用来选择合适的能量状态原子的磁场,然后通过一个强烈的微波场。微波能量的频率在一个很窄的频率范围内震荡,以使得在每一个循环中一些频率点可以达到9,192,631,770Hz。精确的晶体振荡器所产生的微波的频率范围已经接近于这一精确频率。当一个铯原子接收到正确频率的微波能量时,能量状态将会发生相应改变。
在更远的真空管的尽头,另一个磁场将那些由于微波场在正确的频率上而已经改变能量状态的铯原子分离出来。在真空管尽头的探测器将打击在其上的铯原子呈比例的显示出,并在处在正确频率的微波场处呈现峰值。这一峰值被用来对产生的晶体振荡器作微小的修正,并使得微波场正好处在正确的频率。这一锁定的频率被9,192,631,770除,得到常见的现实世界需要的每秒一个脉冲。

原子钟的精密主要因为它与秒的定义密切相关。要想准确测量时间,必须先精确地定义时间的单位,我们常识中的年、天、小时的概念已无法满足人类科技的要求。科学家在研究发现,原子从一种能量状态到另一种能量状态所发射出的电磁波频率异常稳定。因此,1967年第13届国际计量大会将秒按原子标准重新定义为:地面状态的铯?33原子对应与两个超精细能级跃迁9192631770个辐射周期的持续时间。
  科学家根据这一标准设计了精密的原子种。它的原理是让一束原子进入单向磁场使某一能极的原子偏转进入高频磁场发生共振吸收,再通过一系列电子电路控制或校准一个石英钟来达到精密计时的目的。这种时钟可以精确到每天1×10^-13秒,也就是每30万年差1秒。因此,原子钟一直被用来测定标准时间。我们每天从电视或收音机中收到的报时就是通过原子钟得到的。

 

 










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