Aja laienemine: mis see on, tõendid, arvutus

aja laienemine on aja mõõtmise erinevuskahe ühesuguse kella jaoks ja täiuslikult sünkroniseeritud, mis tekib siis, kui üks neist kelladest liigub võrreldava kiirusega valguse kiirus või isegi siis, kui sellele kehtib a gravitatsiooniväli erinev sellest, mida leidub teises kellas. Aja füüsilise laienemise nähtuse ennustas ja selgitas teoreetiliselt saksa füüsik Albert Einsteinieiaastal 1905.

Vaadake ka:Ajaline laienemine ja kaksikute paradoks

Mis on aja laienemine ja kuidas see toimub?

Aja laienemise all mõistetakse a mahajäämuseikahe vahelise ajaintervalli mõõt viides kelle kellad olid varem sünkroniseeritud. See desünkroniseerimine võib toimuda kahes erinevas olukorras. Esimene on see, kui üks võrdlusraamid liigub valguskiirusele lähedase kiirusega, see tähendab umbes 300 tuhat kilomeetrit sekundis. Teine võib ilmneda siis, kui üks viidetest asub piirkonnas gravitatsioonipotentsiaal erinev kui esimene.

Ajaline laienemine on füüsiline nähtus, mille on selgitanud ja ennustanud Albert Einstein.

Praktikas põhjustab ajaline laienemine kellanupud"pöörake aeglasemalt", nagu oleks näiteks sekundi või minuti tavapärane kestus veidi suurenenud. Lisaks sellele on suure kiiruse ajaline laienemine kahe viite puhul vastastikuneehk kui üks vaatab teist, märkavad mõlemad aeglasemat kulgemist.

Seda ei juhtu enam selle põhjustatud ajalise laienemisega erinevusaastalvaldkonnasgravitatsiooniline, kuna sel juhul allub aja laienemisele ainult keha, mis allub erinevale gravitatsiooniväljale. Seda tüüpi laienemist seletatakse relatiivsusteooria eriteooria üldistusega, mida nimetatakse üldrelatiivsusteooria.

Vaataka: Miks ei pääse valguski mustadest aukudest?

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

Katsed ja tõendid aja laienemise kohta

-. - aja pikendamine, mille on ette näinud Relatiivsusteooria Einsteini, on juba täheldatud ja mõõdetud paljude katsete käigus. Seda saab näha:

• osakeste kiirendid;

• aatomkellad;

• satelliidid;

• kosmilised kiired, energeetilised osakesed, mis sisenevad Maa atmosfääri universumi kõikidest suundadest.

Ühes neist katsetest oli osakese olemasolu tuntud kui pi meson, kõrgusel, mis on pinna lähedal Maa. Need osakesed tekivad siis, kui kosmiline kiir põrkub atmosfääri mõne aatomiga, lagundades selle paljudeks väiksemateks osakesteks.

Aastast pool elu pi meson on väga lühike, ei tohiks seda olla võimalik jälgida näiteks merekõrgusel, vaid ainult seal, kus see moodustub - mitme kilomeetri kõrgusel. Sel juhul juhtub see, et nende pioonide liikumiskiirus kohe pärast kokkupõrget nad loovad, on nii suur, et Maa suhtes pikeneb nende poolestusaeg märkimisväärselt. Sel viisil on võimalik neid tuvastada madalatel kõrgustel. Pi mesoni avastamine Brasiilia füüsik César Lattes serveeriti suurepärasena tõendeksperimentaalneannablaieneminekohtaaeg.

Teises katses asetati kaks sünkroniseeritud aatomkella erinevatele kõrgustele (üks oli 33 sentimeetrit üle teise) ja mõõdeti vaheajadaastalaegkergeltpalju erinevaid, kuna madalamal kellal oli raskem raskus. Siiski tuleb märkida, et sellise ajalise laienemise mõju on nii madal, et nende kellade vahe oli 80 mõõtmisaasta jooksul ainult 90 miljardikku sekundist.

Selle katse variatsioonis panid füüsikud ühe kella võnkuma kiirusega 10 m / s. Sellega suutsid nad mõõta ka kahe kella mõõdetud aja erinevust. Nende katsete põhjal teame täna, et redeli trepiastmetest üles ronides või autoga sõites, isegi väikese kiirusega, aeg möödub meie kõigi jaoks erinevalt.

Vaadake ka:Sirius - üks moodsamaid osakeste kiirendeid maailmas on Brasiilia

Aja laienemise arvutamine

Kalkulatsiooni arvutamine laienemineajaline on tehtud selle põhjal teisendusedaastalLorentz. Need teisendused pole midagi muud kui võrrandite komplekt, mis seob ajavahemikke, milles sündmus toimub, kahes erinevas viites.

Vaadake allpool valemit, mida kasutatakse kiirusest tingitud aja laienemise arvutamiseks.

t₀ - aeg, mille vaatleja mõõdab puhkeolekus (enda aeg)

t - liikuva vaatleja mõõdetud aeg

v - liikuva vaatleja kiirus

ç - valguse kiirus

Ülaltoodud valemi saab kirjutada ka lihtsamal viisil. Selleks ütleme, et liikuva vaatleja mõõdetud aeg on võrdne eigentime korrutatuna relativistliku parandusteguriga, tuntud kui Lorentzi tegur.

Teeme a näide ülaltoodud valemiga.

Oletame, et kaks aatomkella on täiesti sünkroniseeritud ja üks neist on seatud liikuma kiirusega 0,6c (kus c on valguse kiirus vaakumis). Kui puhkeseisundis on kellast möödunud 10 sekundit, siis mitu sekundit möödub suurel kiirusel liikuval kellal?

Arvutame Lorentzi koefitsiendi esitatud teabe abil. Vaata:

Lõpuks peame liikuva võrdlusraamiga mõõdetud aja saamiseks korrutama eigentime Lorentzi parandusteguriga.

Arvutuse põhjal leidsime, et kui üks kelladest liikus kiirusega, mis võrdus 60% valguskiirusest (0,6 c), 10 sekundi pikkuse sündmuse kestust pikendataks 12,5 sekundini. Tähelepanuväärne on aga see, et märkaksime aja laienemist ainult siis, kui jälgisime sündmust puhkeolekus olevast võrdlusraamist ja vastupidi.

Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja

Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:

HELERBROCK, Rafael. "Aja laienemine"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.