作者：彭晓韬
日期：2019.09.20
[文章摘要]：1971年美国进行的飞行时钟实验结果被广泛认定为支持相对论时空观的重要证据之一。但本人经过仔细研究发现：本实验结果并不能证明相对论时空观是正确的，最多只是证明了铯原子钟在不同电磁和重力环境下的计时精度会发生变化。而时间本身不会因电磁和重力环境的改变而改变。否则，宇宙间任意位置上的时间都是不可知和不相同的。
一、飞行时钟实验情况简介
1971年，两位较真的科学家Hafele和Keating利用8台铯原子钟，其中四台放在地面上，另外四台放到飞机里。随后让飞机在赤道附近环球飞行，一次往西一次往东，每次耗费的时间大约是三天，最后看飞机上的原子钟和地面原子钟的时间差异。实验结果如下图一所示：
二、飞行时钟实验结果的运动学效应预言值的真实含义
1、实验中的运动学效应预言值的由来
从上图一不难看出：所谓的“方程（3.7）给出的预言值”是以地球中心为坐标原点，以地心与太阳的连线为静止参照系的一根坐标轴来计算运动速度值的（以下简称“地心坐标系”）：即以地球不自转时作为静止参照系。在此参照系内有：向西飞行的飞机的运动速度V西小于地球表面自转速度V地、而V地小于向东飞行的飞机的运动速度V东。即：V西<V地<V东。因此才有运动学效应导致的时钟读数差异：T东-T地＝-184±18、T西-T地＝96±10，即：T东<T地<T西。可以按照狭义相对论不同参照系间时间变换公式将它们改写为：
上式中的T参为相对地球不自转的地心参照系中的时间。
由此可得：
按地表赤道自转线速度V地＝466米/秒，T参＝72小时＝259200秒，可根据（公式四）和（公式五）分别计算出V东和V西的实际值分别为：576.57~597.86m/s、396.80~378.90m/s。而飞机相对地面的飞行速度分别为398.06~474.69Km/h、249.10~313.56Km/h。详见下表一所示：
三、在太阳坐标系中的运动学效应预言值
上节我们已经分析了预言值是基于以地心为坐标原点，以地心与太阳连线作为参照系的一个坐标轴的地心坐标系情况下计算出来的。而此参照系相对于以太阳为坐标原点，以太阳与银心连线作为静止参照系的一个坐标轴（以下简称为“太阳坐标系”）时的情形而言，其惯性坐标系的地位应该要低一个档次！因为地心坐标系在太阳坐标系中仍以地球的公转速度绕太阳运动中，并非匀速直线运动的惯性坐标系。因此，如果在地心坐标系中能成立的物理规律，在太阳坐标系中也应该成立。地球公转速度为每秒29.78公里，则飞机上的时钟或地面时钟沿地球赤道绕地球一周期间在太阳坐标系内的运动速度分别为：
V东：在29.78-0.58732~29.78+0.58732＝29.193~30.367（Km/S）
V西：在29.78-0.38794~29.78+0.38794＝29.392~30.168（Km/S）
V地：在29.78-0.466~29.78+0.466＝29.314~30.246（Km/S）
由于以上三种速度均为非定值，在绕地球飞行圈数为整数时，以其平均速度值来计算时钟的变化情况（运动学效应预言值）的话，则三种条件下的时钟的变化应该基本相同。也就是地面和向东、西飞行的飞机上的时钟的行走速度应该基本相同。由此可见：在太阳参照系中，地面和飞行时钟的行走速度应基本相同，也就是不存在时间差异。
四、改变飞行方向时运动学效应预言值分析
如下图二所示：我们将飞机飞行方向ɑ与飞机上时钟计时结果与地面时钟计时结果的差值ΔT间的关系作为一个函数来看的话，则可记作：
ΔT（ɑ）＝f（ɑ） （公式六）
则按照上述运动学效应预言值计算方法，则有f（0°）<0 ； f（180°）>0。
由于ɑ可以取0°~360°间的任意值，且f（ɑ）为连续函数。因此，可以确认：0°~180°间必定存在至少一个ɑ0值可使ΔT（ɑ0）＝f（ɑ0）＝0。
通过以上分析可知：当我们将飞机的飞行方向改为朝ɑ0度方向（很可能接近南、北方向，即90°或270°）时，飞机上的时钟与地面上的时钟的行走速度就会相同（没有时间差）！
但问题来了：朝ɑ0度方向飞行的飞机相对地面时钟并非静止，特别是朝ɑ0度方向及其相反的（ɑ0+180）度方向飞行的飞机间的相对运动速度不但不等于0，还比相对地面时钟的速度大一倍左右，它们间的时钟行走速度怎么能一样快慢？！这就违背了狭义相对论的运动学效应所给出的时间与运动速度间的关系之规律了。
综上所述，本实验获得的实验数据并不能证明狭义相对论时间与运动速度间的关系是正确的。但可以证明铯原子钟在不同电磁和重力环境下的行走速度是存在差异的，且与重力和电磁环境的大小存在一定的规律变化特征。除非我们能确定地心参照系是宇宙中的绝对参照系，否则，本实验结果就不能证明狭义相对论时空观的正确性。
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