Vremenska dilatacija: što je to, dokazi, računica

dilatacija vremena je razlika u mjeri vremenaza dva identična sata i savršeno sinkroniziran koji nastaje kad se jedan od tih satova kreće brzinom usporedivom brzina svjetlosti ili čak kad je podložno a gravitacijsko polje različito od onoga što se nalazi u drugom satu. Fenomen vremenske dilatacije predvidio je i teoretski objasnio njemački fizičar Albert EinsteinjaNegodine 1905. godine.

Pogledajte i:Vremensko širenje i paradoks blizanaca

Što je dilatacija vremena i kako se događa?

Proširenje vremena razumijeva se kao zaostajanjeNemjera vremenskog intervala između dva referencijalnis čiji su satovi prethodno bili sinkronizirani. Ova desinkronizacija može se dogoditi u dvije različite situacije. Prvi je ako se jedan od referentnih okvira kreće brzinom bliskom brzini svjetlosti, odnosno oko 300 tisuća kilometara u sekundi. Druga se može dogoditi kada je jedna od referenci u regiji gravitacijski potencijal drugačiji od prvog.

Vremenska dilatacija fizički je fenomen koji je objasnio i predvidio Albert Einstein.

U praksi vremenska dilatacija uzrokuje kazaljke na satu"okreni se sporije", kao da je uobičajeno trajanje sekunde ili minute, na primjer, malo povećano. Nadalje, vremensko širenje proizvedeno velikom brzinom je uzajamno za dvije reference, odnosno kad jedan pogleda drugog, obojica će primijetiti sporiji protok vremena.

To se više ne događa s vremenskom dilatacijom uzrokovanom razlikaupoljegravitacijski, budući da je u ovom slučaju samo tijelo podložno drugačijem gravitacijskom polju podložno dilataciji vremena. Ova vrsta širenja objašnjava se uopćavanjem posebne teorije relativnosti, poznate kao teorija opće relativnosti.

Izgledtakođer: Zašto ni svjetlost ne može pobjeći iz crnih rupa?

Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)

Eksperimenti i dokazi o dilataciji vremena

Proširenje vremena, predviđeno od strane Teorija relativnosti Einsteina, već je primijećen i izmjeren u velikom broju pokusa. To se može vidjeti na:

• akceleratori čestica;

• atomski satovi;

• satelita;

• kozmičke zrake, energetske čestice koje ulaze u Zemljinu atmosferu iz svih smjerova u Svemiru.

U jednom od tih pokusa prisutnost čestice poznate kao pi mezon, na visinama blizu površine Zemlja. Te se čestice stvaraju kad se kozmička zraka sudari s nekim atomom u atmosferi, raspadajući je u širok spektar manjih čestica.

Od vremena Pola zivota Pi mezona je vrlo kratak, na primjer, ne bi ga trebalo vidjeti na visini mora, već samo tamo gdje se formira - visok nekoliko kilometara. U ovom se slučaju događa brzina kojom se ti pioni kreću, odmah nakon sudara oni stvaraju, toliko je velik da se, u odnosu na Zemlju, duljina njihovog poluživota proteže znatno. Na taj ih je način moguće otkriti na malim visinama. Otkriće pi mezona od strane Brazilski fizičar César Lattes poslužio kao izvrstan dokazeksperimentalnidajedilatacijaodvrijeme.

U drugom su eksperimentu dva sinkronizirana atomska sata postavljena na različite visine (jedan je bio 33 centimetra iznad drugog) i izmjerena pauzeuvrijemelaganomnogo različitih, budući da je sat niži imao jaču gravitaciju. Međutim, valja napomenuti da je učinak takvog vremenskog širenja toliko nizak da je zaostajanje između tih satova iznosilo samo 90 milijarditih dijelova sekunde u 80 godina mjerenja.

U varijaciji ovog eksperimenta, fizičari su postavili jedan od satova da oscilira brzinom od 10 m / s. Ovim su također mogli izmjeriti razliku u izmjerenom vremenu između dva sata. Na temelju ovih pokusa, danas znamo da, kad se penjemo stepenicama ljestava ili se i dalje vozimo u automobilu, čak i pri malim brzinama, vrijeme svima nama prolazi drugačije.

Pogledajte i:Sirius - brazilski je jedan od najmodernijih akceleratora čestica na svijetu

Proračun vremenske dilatacije

Izračun dilatacijavremenita je napravljen na temelju transformacijeuLorentz. Te transformacije nisu ništa drugo do skup jednadžbi koje povezuju vremenske intervale u kojima se događaj događa u dvije različite reference.

Pogledajte ispod formulu koja se koristi za izračunavanje vremenskog širenja zbog brzine.

t₀ - vrijeme izmjereno od strane promatrača u mirovanju (vlastito vrijeme)

t - vrijeme izmjereno od strane promatrača u pokretu

v - brzina promatrača u pokretu

ç - brzina svjetlosti

Gornju formulu također možemo napisati na jednostavniji način. Za to kažemo da je vrijeme izmjereno od strane promatrača u pokretu jednako vlastito vrijeme pomnoženo s relativističkim korekcijskim faktorom, poznat kao Lorentzov faktor.

Napravimo a primjer s gore prikazanom formulom.

Pretpostavimo da su dva atomska sata savršeno sinkronizirana i jedan od njih postavljen je da se kreće brzinom od 0,6 c (gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu). Ako je 10 s prošlo pored sata u mirovanju, koliko će sekundi proći sat koji se kreće velikom brzinom?

Izračunajmo Lorentzov faktor s navedenim informacijama. Gledati:

Konačno, da bismo dobili vrijeme izmjereno pomičnim referentnim okvirom, moramo pomnožiti eigentime s Lorentzovim korekcijskim faktorom.

Na temelju izračuna, otkrili smo da ako se jedan od satova kretao brzinom jednakom 60% brzine svjetlosti (0,6 c), trajanje događaja od 10 s produžilo bi se na 12,5 s. Međutim, vrijedno je napomenuti da bismo vremensku dilaciju primijetili samo kad bismo događaj promatrali iz referentnog okvira u mirovanju i obrnuto.

Napisao Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike

Želite li uputiti ovaj tekst u školskom ili akademskom radu? Izgled:

HELERBROCK, Rafael. "Vremensko širenje"; Brazil škola. Dostupno u: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Pristupljeno 27. lipnja 2021.