時間の遅れ：それは何ですか、証拠、微積分

時間の遅れは 時間の測定の違い2つの同一の時計の場合 これらの時計の1つがに匹敵する速度で動いているときに発生する完全に同期された 光の速度 またはそれが対象となる場合でも 重力場 他の時計にあるものとは異なります。 時間的膨張の現象は、ドイツの物理学者によって理論的に予測され、説明されました アルバート・アインシュタイン私番号1905年に。

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時間の遅れとは何ですか？それはどのように起こりますか？

時間の遅れは、 遅れ番号2つの間の時間間隔の測定 参照s その時計は以前に同期されていました。 この非同期化は、2つの異なる状況で発生する可能性があります。 1つ目は、参照フレームの1つが光速に近い速度、つまり毎秒約30万キロメートルで移動する場合です。 2番目は、参照の1つが次の領域にある場合に発生する可能性があります。 重力ポテンシャル 最初のものとは異なります。

時間的拡張は、アルバートアインシュタインによって説明および予測された物理現象です。

実際には、時間的拡張は 時計の針「もっとゆっくり回す」たとえば、従来の秒または分の継続時間がわずかに増加したかのように。 さらに、高速によって生成される時間的拡張は 2つの参照の逆数つまり、一方が他方を見ると、両方が時間の経過が遅いことに気付くでしょう。

これは、次の原因による一時的な拡張では発生しなくなりました。 差にフィールド重力、 この場合、異なる重力場にさらされる体だけが時間の遅れの影響を受けるからです。 このタイプの膨張は、特殊相対性理論の一般化によって説明されます。 一般相対性理論。

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時間の遅れの実験と証拠

時間の遅れ、 相対性理論 アインシュタインの、すでに多くの実験で観察され、測定されています。 それはで見ることができます：

• 粒子加速器;

• 原子時計;

• 衛星;

• 宇宙線、宇宙のあらゆる方向から地球の大気圏に入るエネルギー粒子。

これらの実験の1つでは、 パイ中間子、表面に近い高さで 地球. これらの粒子は、宇宙線が大気中のある原子と衝突し、それをさまざまな小さな粒子に分解するときに生成されます。

の時から 人生の半分 パイ中間子は非常に短いので、たとえば海の高さでは観測できないはずですが、それが形成される場所、つまり数キロメートルの高さでしか観測できません。 この場合に起こることは、衝突直後のこれらのパイ中間子の移動速度です。 彼らが作り出すものは非常に大きいので、地球と比較して、それらの半減期の長さは伸びます かなり。 このようにして、低高度でそれらを検出することが可能です。 によるパイ中間子の発見

ブラジルの物理学者 セザーレ・ラッテス 優秀な役目を果たした 証明実験的与える膨張の時間。

別の実験では、2つの同期された原子時計が異なる高さに配置され（一方が他方より33センチメートル上にあった）、測定されました 休憩に時間軽く多くの異なる、低い方の時計はより強い重力を経験したので。 ただし、このような時間的拡張の影響は非常に小さいため、これらのクロック間のラグは80年間の測定で900億分の1秒にすぎないことに注意してください。

この実験のバリエーションでは、物理学者は時計の1つを10 m / sの速度で振動するように設定しました。 これにより、2つの時計間の測定時間の差を測定することもできました。 これらの実験に基づいて、今日、はしごの階段を登ったり、低速でも車に乗ったりすると、 私たち全員にとって時間の経過は異なります.

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時間の遅れの計算

の計算 膨張一時的 に基づいて作られています 変換にローレンツ。 これらの変換は、2つの異なる参照でイベントが発生する時間間隔を関連付ける一連の方程式にすぎません。

速度による時間の遅れを計算するために使用される式を以下に示します。

t₀ –安静時の観察者によって測定された時間（自分の時間）

t –移動するオブザーバーによって測定された時間

v –移動するオブザーバーの速度

ç - 光の速度

上記の式は、より簡単な方法で書くこともできます。 そのため、移動する観測者によって測定された時間は、 固有時間に相対論的補正係数を掛けたもの、ローレンツ因子として知られています。

作ってみよう 例 上記の式で。

2つの原子時計が完全に同期していて、そのうちの1つが0.6cの速度で移動するように設定されているとします（cは真空中の光の速度です）。 静止している時計が10秒経過した場合、高速で移動する時計は何秒経過しますか？

提供された情報を使用してローレンツ因子を計算してみましょう。 見る：

最後に、移動する参照フレームによって測定された時間を取得するには、固有時間をローレンツ補正係数で乗算する必要があります。

計算に基づいて、時計の1つが光速（0.6c）の60％に等しい速度で移動した場合、 10秒のイベントでは、その期間が12.5秒に延長されます。 ただし、静止している参照フレームからイベントを観察した場合にのみ時間の遅れに気付くことに注意してください。その逆も同様です。

RafaelHellerbrock著
物理の先生

学校や学業でこのテキストを参照しますか？ 見てください：

ヘラーブロック、ラファエル。 "時間の遅れ"; ブラジルの学校. で利用可能： https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. 2021年6月27日にアクセス。