laika paplašināšanās ir laika mērījuma atšķirībadiviem identiskiem pulksteņiem un pilnīgi sinhronizēts, kas rodas, kad viens no šiem pulksteņiem pārvietojas ar ātrumu, kas pielīdzināms gaismas ātrums vai pat tad, ja uz to attiecas a gravitācijas lauks atšķiras no tā, kas atrodams otrā pulkstenī. Laika paplašināšanās parādību pareģoja un teorētiski izskaidroja vācu fiziķis Alberts EinšteinsiNēgadā 1905. gadā.
Skatīt arī:Laika paplašināšanās un dvīņu paradokss
Kas ir laika dilatācija un kā tā notiek?
Laika dilatāciju saprot kā a kavēšanāsNēlaika intervāla mērs starp diviem atsaucess kuru pulksteņi iepriekš bija sinhronizēti. Šī desinhronizācija var notikt divās dažādās situācijās. Pirmais ir tad, ja kāds no atskaites kadriem pārvietojas ar ātrumu, kas ir tuvu gaismas ātrumam, tas ir, aptuveni 300 tūkstošiem kilometru sekundē. Otrais var notikt, ja viena no atsaucēm atrodas reģionā gravitācijas potenciāls savādāka nekā pirmā.
Praksē laika dilatācija izraisa pulksteņa rādītāji"griezties lēnāk", it kā, piemēram, sekundes vai minūtes parastais ilgums būtu nedaudz palielināts. Turklāt īslaicīga paplašināšanās, ko rada liels ātrums, ir abām atsaucēm, tas ir, kad viens paskatās uz otru, abi pamanīs lēnāku laika ritējumu.
Tas vairs nenotiek ar laika dilatāciju, ko izraisa atšķirībaiekšālaukāgravitācijas, tā kā šajā gadījumā laika paplašināšanās ir pakļauta tikai ķermenim, kas pakļauts citam gravitācijas laukam. Šāda veida paplašināšanās ir izskaidrojama ar īpašās relativitātes teorijas vispārinājumu, kas pazīstams kā vispārējās relativitātes teorija.
Skatiesarī: Kāpēc pat gaisma nevar aizbēgt no melnajiem caurumiem?
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vēl vairāk;)
Eksperimenti un laika dilatācijas pierādījumi
Laika paplašināšanās, ko paredz Relativitātes teorija no Einšteina, jau ir novērots un izmērīts daudzos eksperimentos. To var redzēt:
daļiņu paātrinātāji;
atomu pulksteņi;
satelīti;
kosmiskie stari, enerģētiskās daļiņas, kas Zemes atmosfērā nonāk no visiem Visuma virzieniem.
Vienā no šiem eksperimentiem daļiņas klātbūtne, kas pazīstama kā pi meson, augstumos, kas atrodas tuvu Zeme. Šīs daļiņas rodas, kad kosmiskais stars saskaras ar kādu atomu atmosfērā, sadalot to visdažādākajās mazākās daļiņās.
Kopš Pus dzīve no pi mezona ir ļoti īss, to nedrīkst redzēt, piemēram, jūras augstumā, bet tikai tur, kur tas veidojas - vairākus kilometrus augsts. Šajā gadījumā notiek tas, ka šie pioni pārvietojas tieši pēc sadursmes viņi rada, ir tik liels, ka, salīdzinot ar Zemi, pagarinās to pusperiods ievērojami. Tādā veidā ir iespējams tos atklāt mazā augstumā. Pj mesona atklāšana Brazīlijas fiziķis Sezārs Latess kalpoja kā izcils pierādījumseksperimentālsdodpaplašināšanāsgadalaiks.
Citā eksperimentā divi sinhronizēti atomu pulksteņi tika novietoti dažādos augstumos (viens bija 33 centimetrus virs otra) un izmērīja pārtraukumiiekšālaiksvieglidaudz dažādu, tā kā zemāk stāvošais pulkstenis piedzīvoja intensīvāku gravitāciju. Tomēr jāatzīmē, ka šādas laika dilatācijas ietekme ir tik zema, ka starplaiks starp šiem pulksteņiem 80 mērījumu gados bija tikai 90 miljardu sekundes sekundes.
Šī eksperimenta variācijā fiziķi vienu no pulksteņiem iestatīja svārstīties ar ātrumu 10 m / s. Ar to viņi varēja arī izmērīt izmērītā laika starpību starp diviem pulksteņiem. Balstoties uz šiem eksperimentiem, šodien mēs zinām, ka, kāpjot pa kāpnēm vai joprojām braucot ar automašīnu, pat ar mazu ātrumu, laiks mums visiem paiet savādāk.
Skatīt arī:Sirius - viens no modernākajiem daļiņu paātrinātājiem pasaulē ir brazīlietis
Laika dilatācijas aprēķins
Rēķins paplašināšanāslaicīgi ir izgatavots, pamatojoties uz pārvērtībasiekšāLorents. Šīs transformācijas ir nekas cits kā vienādojumu kopums, kas divos atšķirīgos atsaucēs saista laika intervālus, kuros notikums notiek.
Zemāk skatiet formulu, ko izmanto, lai aprēķinātu laika dilatāciju ātruma dēļ.
t0 - laiks, ko novērotājs mēra miera stāvoklī (savs laiks)
t - laiks, ko mēra kustīgais novērotājs
v - kustīgā novērotāja ātrums
ç - gaismas ātrums
Iepriekš minēto formulu var uzrakstīt arī vienkāršāk. Tāpēc mēs sakām, ka laiks, ko mēra kustīgais novērotājs, ir vienāds ar eigentime reizināts ar relatīvistisko korekcijas koeficientu, kas pazīstams kā Lorenca faktors.
Veidosim a piemērs ar iepriekš parādīto formulu.
Pieņemsim, ka divi atomu pulksteņi ir perfekti sinhronizēti, un viens no tiem ir iestatīts kustībai ar ātrumu 0,6c (kur c ir gaismas ātrums vakuumā). Ja 10 sekundes ir pagājušas pulkstenī miera stāvoklī, cik sekundes būs pagājušas pulkstenim, kas pārvietojas lielā ātrumā?
Aprēķināsim Lorenca koeficientu ar sniegto informāciju. Skatīties:
Visbeidzot, lai iegūtu laiku, ko mēra ar kustīgo atskaites rāmi, mums jāreizina eigentime ar Lorentz korekcijas koeficientu.
Pamatojoties uz aprēķinu, mēs noskaidrojām, ka, ja viens no pulksteņiem pārvietojās ar ātrumu, kas vienāds ar 60% no gaismas ātruma (0.6c), 10 s notikuma ilgums tiktu pagarināts līdz 12,5 s. Tomēr ir ievērības cienīgs fakts, ka laika dilatāciju pamanīsim tikai tad, ja novērosim notikumu no atskaites rāmja miera stāvoklī un otrādi.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu skolas vai akadēmiskajā darbā? Skaties:
HELERBROCK, Rafaels. "Laika paplašināšanās"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Piekļuve 2021. gada 27. jūnijam.
Fizika
Kā būtu, ja uzzinātu vairāk par vispārējās relativitātes teoriju? Šī Einšteina ierosinātā teorija ir ierobežotas relativitātes teorijas vispārinājums un ņem vērā neinerciālas atsauces, tas ir, tās, kas rada paātrinājumu. Ar šo teoriju Einšteins parādīja, ka lielas masas spēj telpu deformēt, saliekt.
Fizika
Vai jūs zināt, kāds ir gaismas ātrums? Vakuumā gaisma var pārvietoties ar ātrumu 299 792 458 metri sekundē. Līdz šai dienai nekas nav zināms, kas spētu pārvietoties ātrāk par viņu. Gaismas ātrums nav atkarīgs no tā izstarojošā avota, ne arī no novērotājiem, bet tikai no barotnes, kurā tā izplatās.
