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作者：陶东海 时间：2023-02-07 引力场能改变时间的流速，这是个非常有趣的问题。它是如何改变的呢？ 我们知道物质的原子结构决定了物质的物理特性，这些物理特性是通过原子的核外电子表现出来的。核外电子不仅只表现出物质的物理特性，其运动速度也决定了所在系统的演化速度——时间的流逝速度。原子数量的多少决定秤砣的重量，从而影响着货物重量的计量标准；原子核外的电子运动性能，决定了时间的计量标准。即，时间是收缩或膨胀，或时间不收缩不膨胀，都是由核外电子的运动性能来决定的。原因就是，电子绕核运动性能决定了所处系统的电子跃迁速度。 铯133原子基态的超精细能级之间的跃迀所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间，设定为1秒。地球上铯133原子基态能级之间的跃迀都一样。若我们在宇宙某处发现的铯133原子基态能级之间的跃迀周期与地球上的不一致，这时，我们一定会认为那里的时间被收缩或膨胀了。两处的铯133原子钟，在做同一件事（电子跃迀9192631770个周期）所费时间不同，而作为时间计量器，所记录下的用时一定不同。当然，走时上的差异，只有两处原子钟放到一起比较后才能发现不同。 宇宙某处有这样与地球上比能级跃迁周期不同的铯133原子吗？有。引力场里非自由落体状态的铯原子或高速运动中的铯原子，这两种状态下的铯原子其能级跃迁周期，就与地球上的铯原子不一样。 高速移动下的铯原子发生质增现象，这是相对论的结论，我们能理解。质增，会使核外电子增加了运动惯性，从而电子失去了部分运动性能。因为电子电量是不变的，电子与原子核之间的电磁力也不变。电磁作用力不变而被电磁力作用的物体——电子质量增大了，其运动速度相应变缓，电子的能级跃也变缓，原子钟记录的时间也变慢。 引力场内非自由落体状态的铯原子，又是如何发生质增的？不是的，这种情况没有质增现象发生。在引力场里不是电子的质增现象引起其能级跃迁的周期变化，而是引力场内的引力抵消了部分原子核与核外电子之间的电磁力。削弱后的电磁力使核外电子的运动性能下降，从而其能级跃迁速度变慢，时钟变慢。 我们现在来分析这过程。非自由落体状态的铯原子，我们设定它是静止在引力场里。国际航展上，飞机有时表演这样一种古怪的飞行动作：飞机发动机喷口朝地面，机头向上，飞机悬浮于空中不动，不飞走也不坠地。我们对这种现象常用“飞机发动机喷出的火焰推力抵消了地球引力”来说明，这说法没错，但只表达了表面现象。飞机体的推力和地球的引力，使飞机受力相等方向相反，所以不动了（或匀速运动）。但飞机体内的原子（特别是电子）受到发动机推力、地球引力和原子内电磁力的三力作用，而这发动机推力和地球引力是额外附加给电子的。在它们夹压下，电子失去了部分绕核运动性能，电子的跃迁速度放缓，时钟变慢。无论是电子钟、原子钟或机械钟，都会出现同样的时钟变慢效果。随时间的推延，这种时钟变慢会出现可观测的累计效应。同步导航卫星的授时时钟，需要定时调整才准。 这是分析了引力场内非自由落体的电子受力情况。如果是自由落体状态，电子受力情况又是怎样呢？ 引力场内自由落体状态，是理想的惯性参考系，爱因斯坦就以它为基础建立了广义相对论。自由落体状态的电子，看似受向心引力的作用，但其作用效果被电子加速下降的行为化解了，所以这额外的引力对电子绕核运动性能没有任何影响。就像拳击手的大力出拳，对方迅速后退，化解了这拳的力道，力道再大也不能伤到对方。所以，引力场内自由落体状态的电子绕核运动性能，与没有引力处的理想惯性系是等价的、等效的。引力场内自由落体状态电子所受到的引力，没有改变电子绕核运动性能，是相对论等效原理成立的核心。 引力场内自由落体状态电子是在加速下落，电子除加速下落运动，还有绕核的电子云运动。在理想惯性系中相对静止的原子内电子除围绕核的电子云运动之外，没有其它运动。而时间流逝，只受电子的绕核运动性能影响（因绕核运动性能，决定了电子跃迁的周期或速度）。若外力施加在电子上，其作用力能影响到电子与原子的电磁力作用效果，改变了电子绕核运动性能，那这外力就能影响到时间的流逝速度。引力对自由落体状态的电子，显然没起到这方面的作用。若对在引力作用下自由落体状态的电子施加外力，使其脱离自由落体状态，这额外施加的力，就能影响到电子绕核运动性能，使电子跃迁周期放缓，产生时间膨胀效果。 最后要分析的，绕核运动的电子云是怎样形成的、又是如何能受外力影响的。 布朗运动是指悬浮在液体或气体中微粒所做的永不停息的无规则运动。电子、原子核、原子等等粒子，也是在做永不停息的无规则的“布朗运动”。它们所悬浮的不是液体或气体，而是暗能量粒子所组成的海洋。海洋里的暗能量粒子对电子、原子核、原子等等实物粒子，做永不停息的无规则撞击，使它们永远在做“布朗运动”。又因电子与原子核之间的电磁引力的牵引，使电子只能在原子核周围的一定区域内做电子云运动。又因电子与光子天生就有相互耦合、分离及能量交换的能力，所以，电子除绕核做电子云运动外，也做能级跃迁运动。 电子能级跃迁的周期，决定了时间的刻度，它由这么几个因素共同来决定：①电子与原子核的电磁力大小；②电子的质量或体积大小；③暗能量粒子的分布密度和运动速度。改变这三因素中的任何一项，都能改变电子的跃迁周期，从而影响到时间是否膨胀。 高速运动的铯原子钟，在原子钟运动前方的暗能量粒子相对于后方的暗能量粒子，其密度有所增加（运动速度在达光速量级显现出暗能量粒子密度增加效果才明显）。因高速运动产生的前后暗能量粒子密度不一致的压力差，施加在原子钟的电子上，使电子的绕核运动性能受到减缓影响；同理，引力场里的铯原子钟，其电子也受到前后暗能量粒子密度不一致的压力差（见《万有引力的来源是什么呢？》一文），自由落体的原子钟，将这压力差泄走了，使其不能影响到原子内的电磁力，电子的绕核运动性能没受影响。脱离自由落体需施加额外的力，这额外的力会使原子钟的原子内电磁力受到了影响，电子的绕核运动性能被减弱。 所以，高速运动和引力场能使时间膨胀，其物理机制是一样。都是通过产生前后暗能量粒子密度不一致，所形成的压力差，抵消或压制掉部分原子内的电磁力，从而影响到电子的绕核运动性能，和电子跃迁周期，产生时间膨胀效果。只是这暗能量粒子的前后压力差所形成的机制和方式各异：高速运动，是通过动能的推动，强使运动前方增加暗能量粒子密度形成压力差；引力场，是引力形成机制已制造了暗能量粒子密度为梯度分布的状态，使非自由落体的上下方向呈现暗能量粒子压力差，除非任其自由落体，来消除这压力差。 时间的流逝，是受制于电子的绕核运动性能，而电子的绕核运动性能，受三大因素影响，在一定条件下这三大因素中个别因素可改变的，所以，时间的流逝速度可以改变。故，绝对时间不存在。 |
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