Дилатация във времето: какво е това, доказателства, смятане

разширяването на времето е разлика в мярката на времетоза два еднакви часовника и перфектно синхронизиран, който възниква, когато един от тези часовници се движи със скорост, сравнима с скоростта на светлината или дори когато е обект на a гравитационно поле различно от това, което се намира в другия часовник. Феноменът на временното разширение беше предсказан и обяснен теоретично от германския физик Алберт Айнщайнiнепрез 1905 година.

Вижте също:Временно разширение и парадокс на близнаците

Какво представлява разширяването на времето и как се случва?

Разширението на времето се разбира като a закъснениенемярката за интервал от време между две референтенс чиито часовници преди това бяха синхронизирани. Тази десинхронизация може да възникне в две различни ситуации. Първият е, ако един от еталонните кадри се движи със скорост, близка до скоростта на светлината, т.е. около 300 хиляди километра в секунда. Вторият може да възникне, когато една от препратките е в област от гравитационен потенциал различен от първия.

Времевата дилатация е физическо явление, обяснено и предсказано от Алберт Айнщайн.

На практика временното разширение причинява стрелки на часовника"обърни се по-бавно", сякаш конвенционалната продължителност на секундата или минутата например е леко увеличена. Освен това временното разширение, произведено от висока скорост е реципрочен за двете препратки, тоест когато единият погледне другия, и двамата ще забележат по-бавен ход на времето.

Това вече не се случва с временното разширение, причинено от разликавполегравитационно, тъй като в този случай само тялото, подложено на различно гравитационно поле, е обект на дилатация във времето. Този тип разширение се обяснява с обобщение на специалната теория на относителността, известна като теория на общата теория на относителността.

Вижсъщо: Защо дори светлината не може да избяга от черните дупки?

Не спирайте сега... Има още след рекламата;)

Експерименти и доказателства за разширяване на времето

Разширението на времето, предвидено от Теория на относителността на Айнщайн, вече е наблюдаван и измерен в голям брой експерименти. Може да се види в:

• ускорители на частици;

• атомни часовници;

• сателити;

• космически лъчи, енергийни частици, които навлизат в земната атмосфера от всички посоки във Вселената.

В един от тези експерименти присъствието на частица, известна като пи мезон, на височини, близки до повърхността на Земята. Тези частици се получават, когато космически лъч се сблъска с някакъв атом в атмосферата, разпадайки го в голямо разнообразие от по-малки частици.

От времето на полуживот на пи мезона е много къс, не би трябвало да може да се вижда например на морска височина, а само там, където се образува - висок няколко километра. Това, което се случва в този случай е, че скоростта, с която тези пиони се движат, веднага след сблъсъка, че те създават, е толкова голям, че спрямо Земята продължителността на техния полуживот се удължава значително. По този начин е възможно да се открият на ниска надморска височина. Откриването на пи мезона от Бразилски физик Сесар Латес служи като отличен доказателствоексперименталендавадилатациянавреме.

В друг експеримент два синхронизирани атомни часовника бяха поставени на различни височини (единият беше на 33 сантиметра над другия) и измерени почивкиввремелекомного различни, тъй като часовникът, който е по-нисък, изпитва по-интензивна гравитация. Трябва обаче да се отбележи, че ефектът от такова времево разширение е толкова нисък, че изоставането между тези часовници е само 90 милиардни секунди за 80 години измерване.

Като вариант на този експеримент, физиците задават един от часовниците да се колебае със скорост 10 m / s. С това те също успяха да измерват разлика в измереното време между двата часовника. Въз основа на тези експерименти днес знаем, че когато се изкачвате по стълбите или все още се возите в кола, дори при ниски скорости, времето минава различно за всички нас.

Вижте също:Сириус - един от най-модерните ускорители на частици в света е бразилският

Изчисляване на времевата дилатация

Изчисляването на дилатациявремеви се прави въз основа на трансформациивЛоренц. Тези трансформации не са нищо повече от набор от уравнения, които свързват интервалите от време, през които дадено събитие се случва в две отделни препратки.

Вижте по-долу формулата, която се използва за изчисляване на дилатацията във времето поради скоростта.

T₀ - време, измерено от наблюдателя в покой (собствено време)

T - време, измерено от движещия се наблюдател

v - скорост на движещия се наблюдател

° С - скоростта на светлината

Формулата по-горе също може да бъде написана по-опростен начин. За това казваме, че времето, измерено от движещия се наблюдател, е равно на собствено време, умножено по релативистки корекционен фактор, известен като фактор Лоренц.

Нека направим a пример с формулата, показана по-горе.

Да предположим, че два атомни часовника са перфектно синхронизирани и единият от тях е настроен да се движи със скорост 0,6 c (където c е скоростта на светлината във вакуум). Ако 10 секунди са преминали на часовника в покой, колко секунди ще минат на часовника, движещ се с висока скорост?

Нека изчислим коефициента на Лоренц с предоставената информация. Гледам:

И накрая, за да получим времето, измерено от движещата се референтна рамка, трябва да умножим собственото време по корекционния коефициент на Лоренц.

Въз основа на изчислението открихме, че ако един от часовниците се движи със скорост, равна на 60% от скоростта на светлината (0.6c), продължителността на събитие от 10 s ще бъде удължена до 12,5 s. Забележително е обаче, че ще забележим разширяване на времето само ако наблюдаваме събитието от референтната рамка в покой и обратно.

От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика

Искате ли да се позовавате на този текст в училище или академична работа? Виж:

ХЕЛЕРБРОК, Рафаел. „Разширение на времето“; Бразилско училище. Наличен в: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Достъп на 27 юни 2021 г.