四台铯原子钟环球飞行验证了相对论，台铯如今的原钟验证用GPS是最直接应用！
1、环球四台铯原子钟环球飞行验证了相对论，飞行如今的相对是最直接应用。在相对论的论今众多概念中，关于时间的最直动态变化似乎让许多人感到困惑。这种现象的台铯背后，其实是原钟验证用我们的日常经验与相对论的颠覆性结论发生了冲突。
2、环球比如，飞行人们通常认为时间是相对公正的，对每个人都平等无私，论今但相对论却宣称事实并非如此。最直以狭义相对论的台铯“钟慢效应”为例，它告诉我们，在相同的参考系中，运动速度较快的物体或时钟，其流逝的时间会显得较为缓慢。而广义相对论里的“重力时钟效应”则阐述了，在重力较大的地方，同样的时钟比在重力较小处走得更慢——也就是说，在较低的地方时间的流逝速度慢于高处。
3、对于这些结论，许多读者可能会感到难以置信，甚至有人怀疑：“相对论不过是借助了光速的便利。”因为根据相对论，这些效应在速度接近光速时才变得显著。但毕竟人造物体的速度远不及光速，我们又如何能验证其真伪呢。
4、然而，科学家哈费勒和基廷真的对此进行了实验。尽管人造物的速度并不算快，但他们使用高精度的设备还是能够捕捉到细微的时间差异。在1971年，这两位科学家携带几台铯原子钟，其中四台放在飞机上，一台留在地面作为基准钟。飞机在赤道附近沿着两个方向——向东和向西——分别飞行一次，每次耗时约三天，最终通过对比飞机和地面原子钟的时间来进行研究。
5、现在让我们来解析这个实验：。首先，原子钟作为一种高精度的时间测量工具，它的误差可以控制在千万年一秒以内，用它来检测时间的微小变化再合适不过。
四台铯原子钟环球飞行验证了相对论，如今的GPS是最直接应用！
1、其次，飞机的环球航行可以同时验证相对论的两种效应。飞机的速度与环球飞行的距离综合作用，使得狭义相对论的时钟延缓效应变得明显；而飞行的高度则展现了广义相对论的重力时钟效应。尽管这里分开讲解，但实际上仅用广义相对论也能得出相似的结论，稍后会详细阐述，
2、最后，实验的结果有效地证实了相对论的准确性，并且驳斥了那些基于时钟悖论或双生子悖论来质疑相对论的论调。值得一提的是，卫星的时间修正是一个更高级的版本，稍后也会提及，我们再来简单探讨一下理论计算的核心：。首先，地面上的原子钟与观察者保持一致，因为它与观察者的速度和重力势相同，因此可以先对地面的铯原子钟进行分析。
3、考虑到地球的自转速度，与纬度相关，狭义相对论效应下，原子钟的时间变化可以被计算出来。同时，尽管它位于地面，但广义相对论中的效应也不能忽略，因为这涉及到原子钟距离地心的距离，即地球半径。由此，我们可以得出地面原子钟相对于地心钟的时间变化。再来观察飞机上的四台铯原子钟，由于飞机分两次飞行，向东和向西，飞机相对于地心的速度会发生变化。
4、顺着地球自转方向时，飞机的速度是自转速度与飞机动力之和，尽管细微，但相对论的速度叠加在低速情况下与此相差无几，若逆向自转，飞机相对于地心的速度则会减慢。在狭义相对论中，飞机两次飞行方向的不同，造成了时间上的显著差异，相对于原子钟的计时而言，飞机在飞行过程中会离开地表，虽然高度不固定，但这并不影响理论计算，因为引力效应会使飞机上的时间比地面快。最后，让我们看看实验的实际结果：。
5、向东飞行一圈后，飞机上的时间比地面慢了约59纳秒；向西飞行时，飞机时间则比地面快了273纳秒。可以看出，即使在误差范围内，飞机向东西飞行一圈后原子钟的时间差异十分明显，与相对论的预测值高度吻合。如果这个实验还不足以令人信服，那么导航系统则提供了一个直接的证据。把飞机的飞行速度和高度提升，不就是人造卫星吗。