Dilatace času: co to je, důkazy, počet

časová dilatace je rozdíl v míře časupro dvě stejné hodinky a dokonale synchronizované, které vznikají, když se jeden z těchto hodin pohybuje rychlostí srovnatelnou s rychlost světla nebo i když je předmětem a gravitační pole odlišné od toho, co se nachází v ostatních hodinách. Fenomén časové dilatace předpověděl a teoreticky vysvětlil německý fyzik Albert EinsteiniNev roce 1905.

Podívejte se také:Časová dilatace a paradox dvojčete

Co je dilatace času a jak k ní dochází?

Dilataci času chápeme jako zpožděníNemíra časového intervalu mezi dvěma referenčnís jejichž hodiny byly dříve synchronizovány. K této desynchronizaci může dojít ve dvou různých situacích. První je, pokud se jeden z referenčních snímků pohybuje rychlostí blízkou rychlosti světla, tj. Asi 300 tisíc kilometrů za sekundu. Druhý může nastat, když je jeden z odkazů v oblasti gravitační potenciál jiný než ten první.

Časová dilatace je fyzikální jev vysvětlený a předpovídaný Albertem Einsteinem.

V praxi způsobuje časová dilatace ručičky hodin

"otáčet pomaleji", jako by se například mírně zvýšila obvyklá doba trvání sekundy nebo minuty. Kromě toho je časová dilatace produkovaná vysokou rychlostí reciproční pro tyto dvě reference, to znamená, že když se jeden podívá na druhého, oba si všimnou pomalejšího plynutí času.

To se již nestane s dočasnou dilatací způsobenou rozdílvpolegravitační, protože v tomto případě je dilataci času vystaveno pouze tělo vystavené jinému gravitačnímu poli. Tento typ dilatace je vysvětlen zobecněním speciální teorie relativity, známé jako teorie obecné relativity.

Dívej setaky: Proč ani světlo nemůže uniknout černým děrám?

Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)

Experimenty a důkazy o dilataci času

Dilatace času předpokládaná Teorie relativity Einsteina, byla již pozorována a měřena při velkém počtu experimentů. Je to vidět na:

• urychlovače částic;

• atomové hodiny;

• satelity;

• kosmické paprsky, energetické částice, které vstupují do zemské atmosféry ze všech směrů ve vesmíru.

V jednom z těchto experimentů byla přítomnost částice známé jako pi mesonve výškách blízkých povrchu Země. Tyto částice vznikají, když se kosmický paprsek srazí s nějakým atomem v atmosféře, čímž se rozpadne na širokou škálu menších částic.

Od doby poločas rozpadu pí mesonu je velmi krátký, nemělo by být možné ho pozorovat například ve výšce moře, ale pouze tam, kde se tvoří - několik kilometrů vysoký. Co se v tomto případě stane, je rychlost, jakou se tyto piony pohybují, hned po srážce vytvářejí, je tak velký, že ve srovnání se Zemí se prodlužuje délka jejich poločasu značně. Tímto způsobem je možné je detekovat v malých nadmořských výškách. Objev pi mesonu od Brazilský fyzik César Lattes sloužil jako vynikající důkazexperimentálnídávádilatacezčas.

V dalším experimentu byly dvě synchronizované atomové hodiny umístěny v různých výškách (jeden byl 33 centimetrů nad druhým) a měřeny přestávkyvčaslehcemnoho různých, protože hodiny, které byly nižší, zažily intenzivnější gravitaci. Je však třeba poznamenat, že účinek takové časové dilatace je tak nízký, že zpoždění mezi těmito hodinami bylo za 90 let měření pouze 90 miliardtin sekundy.

Ve variantě tohoto experimentu fyzici nastavili jeden z hodin tak, aby osciloval rychlostí 10 m / s. Díky tomu byli také schopni měřit rozdíl v měřeném čase mezi dvěma hodinami. Na základě těchto experimentů dnes víme, že při stoupání po žebříku nebo při jízdě v autě, i při nízkých rychlostech, čas pro nás všechny plyne jinak.

Podívejte se také:Sirius - jeden z nejmodernějších urychlovačů částic na světě je brazilský

Výpočet dilatace času

Výpočet dilatacetemporální je vyroben na základě transformacevLorentz. Tyto transformace nejsou nic jiného než sada rovnic, které se vztahují k časovým intervalům, ve kterých k události dochází, ve dvou odlišných referencích.

Viz níže vzorec, který se používá k výpočtu dilatace času v důsledku rychlosti.

t₀ - čas měřený pozorovatelem v klidu (vlastní čas)

t - čas měřený pohybujícím se pozorovatelem

proti - rychlost pohybujícího se pozorovatele

C - rychlost světla

Výše uvedený vzorec lze také napsat jednodušším způsobem. Za to říkáme, že čas měřený pohybujícím se pozorovatelem se rovná času vlastní čas vynásobený relativistickým korekčním faktorem, známý jako Lorentzův faktor.

Pojďme udělat příklad s výše uvedeným vzorcem.

Předpokládejme, že dva atomové hodiny jsou dokonale synchronizované a jeden z nich je nastaven na pohyb rychlostí 0,6c (kde c je rychlost světla ve vakuu). Pokud uplynulo 10 s v klidu na hodinách, kolik sekund uplyne na hodinách pohybujících se vysokou rychlostí?

Pojďme vypočítat Lorentzův faktor s poskytnutými informacemi. Hodinky:

Nakonec, abychom získali čas měřený pohyblivým referenčním rámcem, musíme vynásobit vlastní čas Lorentzovým korekčním faktorem.

Na základě výpočtu jsme zjistili, že pokud se jeden z hodin pohyboval rychlostí rovnou 60% rychlosti světla (0,6c), událost 10 s by měla dobu trvání prodlouženou na 12,5 s. Je však pozoruhodné, že dilataci času bychom si všimli, pouze kdybychom pozorovali událost z referenčního rámce v klidu a naopak.

Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky

Chcete odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Dívej se:

HELERBROCK, Rafaeli. „Dilatace času“; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Zpřístupněno 27. června 2021.