تمدد الوقت هو الفرق في قياس الوقتلساعتين متطابقتين ومزامنة تمامًا تنشأ عندما تتحرك إحدى هذه الساعات بسرعة مماثلة لـ سرعة الضوء أو حتى عندما يكون خاضعًا لـ مجال الجاذبية يختلف عما هو موجود في الساعة الأخرى. تم التنبؤ بظاهرة التمدد الزمني وشرحها نظريًا من قبل الفيزيائي الألماني البرت اينشتاينأنالافي عام 1905.
نرى أيضا:التمدد الزمني والمفارقة المزدوجة
ما هو تمدد الوقت وكيف يحدث؟
يُفهم تمدد الوقت على أنه أ بطئلاقياس الفاصل الزمني بين اثنين مرجعيس تمت مزامنة ساعاتها مسبقًا. يمكن أن يحدث عدم التزامن هذا في حالتين مختلفتين. الأول هو إذا تحرك أحد الإطارات المرجعية بسرعة قريبة من سرعة الضوء ، أي حوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية. يمكن أن يحدث الثاني عندما يكون أحد المراجع في منطقة إمكانية الجاذبية مختلف عن الأول.
في الممارسة العملية ، يسبب التمدد الزمني عقارب الساعة"أدر ببطء أكثر"، كما لو أن المدة التقليدية للثانية أو الدقيقة ، على سبيل المثال ، زادت قليلاً. علاوة على ذلك ، فإن التمدد الزمني الناتج عن السرعة العالية هو متبادل للمرجعين، أي عندما ينظر المرء إلى الآخر ، سيلاحظ كلاهما مرورًا أبطأ للوقت.
لم يعد هذا يحدث مع التمدد الزمني الناجم عن فرقفيمجالالجاذبية لأنه ، في هذه الحالة ، فقط الجسم الخاضع لحقل جاذبية مختلف يخضع للتمدد الزمني. يفسر هذا النوع من التمدد بتعميم نظرية النسبية الخاصة ، والمعروفة باسم نظرية النسبية العامة.
نظرةأيضا: لماذا لا يستطيع الضوء حتى الهروب من الثقوب السوداء؟
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
تجارب وأدلة على تمدد الوقت
تمدد الوقت الذي توقعه نظرية النسبية آينشتاين ، وقد تمت ملاحظته وقياسه بالفعل في عدد كبير من التجارب. يمكن رؤيتها في:
مسرعات الجسيمات;
الساعات الذرية;
الأقمار الصناعية;
الأشعة الكونية، الجسيمات النشطة التي تدخل الغلاف الجوي للأرض من جميع الاتجاهات في الكون.
في إحدى هذه التجارب ، كان وجود جسيم معروف باسم بي ميسون، على ارتفاعات قريبة من سطح أرض. يتم إنتاج هذه الجسيمات عندما يصطدم شعاع كوني ببعض الذرات في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تفككها إلى مجموعة متنوعة من الجسيمات الأصغر.
منذ زمن نصف الحياة من الميزون قصير جدًا ، فلا ينبغي أن يكون من الممكن ملاحظته عند ارتفاع البحر ، على سبيل المثال ، ولكن فقط في مكان تشكله - على ارتفاع عدة كيلومترات. ما يحدث في هذه الحالة هو أن السرعة التي تتحرك بها هذه الرواد ، مباشرة بعد الاصطدام إنهم يخلقون ، كبير جدًا بحيث ، بالنسبة إلى الأرض ، يمتد طول نصف عمرهم إلى حد كبير. بهذه الطريقة ، يمكن اكتشافها على ارتفاعات منخفضة. اكتشاف باي ميزون عالم فيزياء برازيلي سيزار لاتيه خدم كممتاز دليلتجريبييعطيتمددمنزمن.
في تجربة أخرى ، تم وضع ساعتين ذريتين متزامنتين على ارتفاعات مختلفة (كانت إحداهما فوق الأخرى 33 سم) وتم قياسها فراملفيزمنبخفةالعديد من الاختلافات، لأن الساعة التي كانت أقل شهدت جاذبية أكثر كثافة. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن تأثير هذا التمدد الزمني منخفض جدًا لدرجة أن الفارق بين هذه الساعات كان 90 جزءًا من المليار من الثانية في 80 عامًا من القياس.
في تباين في هذه التجربة ، قام الفيزيائيون بتعيين إحدى الساعات لتتأرجح بسرعة 10 م / ث. وبهذا ، تمكنوا أيضًا من قياس الفرق في الوقت المقاس بين الساعتين. بناءً على هذه التجارب ، نعلم اليوم أنه عند صعود درجات سلم أو استمرار الركوب في سيارة ، حتى عند السرعات المنخفضة ، يمر الوقت بشكل مختلف بالنسبة لنا جميعًا.
نرى أيضا:Sirius - أحد أكثر مسرعات الجسيمات حداثة في العالم هو البرازيلي
حساب تمدد الوقت
حساب تمددزمني مصنوع على أساس التحولاتفيلورنتز. هذه التحولات ليست أكثر من مجموعة من المعادلات التي تربط الفترات الزمنية التي يحدث فيها الحدث في مرجعين مختلفين.
انظر أدناه الصيغة المستخدمة لحساب تمدد الوقت بسبب السرعة.
ر0 - الوقت الذي يقاسه المراقب في وقت الراحة (وقته الخاص)
ر - الوقت يقاس بالمراقب المتحرك
الخامس - سرعة المراقب المتحرك
ç - سرعة الضوء
يمكن أيضًا كتابة الصيغة أعلاه بطريقة أبسط. لذلك ، نقول إن الوقت الذي يقيسه المراقب المتحرك يساوي eigentime مضروبًا في عامل التصحيح النسبي، المعروف باسم عامل لورنتز.
دعونا جعل مثال بالصيغة الموضحة أعلاه.
لنفترض أن ساعتين ذريتين متزامنتان تمامًا وأن إحداهما مضبوطة على التحرك بسرعة 0.6c (حيث c هي سرعة الضوء في الفراغ). إذا مرت 10 ثوانٍ على الساعة أثناء السكون ، فكم عدد الثواني التي مرت على الساعة وهي تتحرك بسرعة عالية؟
دعنا نحسب عامل لورنتز بالمعلومات المقدمة. يشاهد:
أخيرًا ، للحصول على الوقت الذي تم قياسه بواسطة الإطار المرجعي المتحرك ، يجب علينا ضرب eigentime بواسطة عامل تصحيح Lorentz.
بناءً على الحساب ، وجدنا أنه إذا تحركت إحدى الساعات بسرعة تساوي 60٪ من سرعة الضوء (0.6c) ، سيتم تمديد مدته لحدث 10 ثوانٍ إلى 12.5 ثانية. ومع ذلك ، من الجدير بالذكر أننا لن نلاحظ تمددًا زمنيًا إلا إذا لاحظنا الحدث من الإطار المرجعي في حالة السكون والعكس صحيح.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:
هيلربروك ، رافائيل. "تمدد الزمن"؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. تم الوصول إليه في 27 يونيو 2021.
الفيزياء
ماذا عن معرفة المزيد عن نظرية النسبية العامة؟ هذه النظرية ، التي اقترحها أينشتاين ، هي تعميم لنظرية النسبية المقيدة وتأخذ في الاعتبار المراجع غير بالقصور الذاتي ، أي تلك التي تقدم التسارع. بهذه النظرية ، أظهر أينشتاين أن الكتل الكبيرة قادرة على تشويه الفضاء ، وثنيه.
الفيزياء
هل تعرف ما هي سرعة الضوء؟ في الفراغ ، يمكن للضوء أن ينتقل بسرعة 299،792،458 مترًا في الثانية. حتى يومنا هذا ، لا يوجد شيء معروف بأنه قادر على التحرك بشكل أسرع منها. لا تعتمد سرعة الضوء على مصدر انبعاثه ولا على مراقبه ، بل تعتمد حصريًا على الوسط الذي ينتشر فيه.
