Временска дилатација

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Временската дилатација објаснува зашто два часовника ќе покажат различни врениња по различни забрзувања. На пример, астронаутите од МВС се враќаат на Земјата од своите мисии помлади отколку кога би биле на површината на Земјата, сателитите од ГПС функционираат со прилагодување на закривувањето на време-просторот за да бидат во координација со ситемите на Земјата.[1]

Временска дилатација — разлика од изминатото време меѓу два настани како што се измерени од набљудувачите кои или се движат релативно еден кон друг или пак се со различни местоположби во однос на гравитациона маса или маси.

Прецизен часовник во мирување во однос на еден набљудувач може да отчукува различно во однос на часовникот на вториот набљудувач. Овој ефек не произлегува од техничките аспекти на часовниците ниту пак од фактот дека на сигналите име потребно време за да се движат, туку зависат од природата на самиот време-простор.

Преглед[уреди | уреди извор]

Часовниците на спејс шатл работат побавно од референтните часовници на Земјата, додека часовниците на ГПС и Галилео сателитите работат побрзо.[1] Ваквата временска дилатација е веќе неколку пати демонстрирана (видиекспериментална потврда подолу), на пример од мали разлики кај атомските часовници на Земјата и во Вселената, иако и двата часовници работат перфектно (не се работи за механички дефект). Законите на природата се такви што самото време (i.e. време-простор) ќе се свитка поради разлики во гравитација или брзина – и двете влијаат различно врз времето.[2][3]

Теоретски, а и за да се направи појасен пример, временската дилатација може да влијае брз планирани состаници на астронаутите со напредна технологија и поголеми патувачки брзини. Астронаутите би морале да ги наместат своите часовници да бројат точно 80 години, додека контролната станица - назад на Земјата - би требала да брои 81 година. Астронаутите би се вратиле на Земјата, по нивната мисија, остарени една година помалку од луѓето на Земјата. Покрај тоа, чувството за времето што проаѓа не се менува за никој. Со други зборови, астронаутите на вселенскиот брод, како и екипажот од контролната станица, се чувствуваат нормално, покрај ефектите од временската дилатација (i.e. за тие што патуваат, другите живеат побрзо; додека за тие кои биле во мирување, другите живееле побавно во било кој даден момент).

Бидејќи технологијата ги ограничува брзините на астронаутите, овие разлики се мноуг мали: после 6 месеци на Меѓународната Вселенска Станица (МВС), астронаутскиот екипаж навистина остарел помалку од тие на Земјата, но само за околу 0.005 секунди (ни близу до едната година од теоретскиот пример). Ефектите би биле поголеми доколку астронаутите патуваа поблиску до брзината на светилината (299,792,458 m/s), наместо со нивната вистинска брзина - која е еднаква на брзината на орбитирачкиот МВС , речиси 7,700 m/s.[4]

Временската дилатација е предизвикана од разлика во гравитација или пак релативна брзина. Во случајот на МБС, времето е побавно поради брзината во кружната орбитала; овој ефект се намалува од спротивниот ефект на помал гравитациски потенцијал.

Бременска дилатација кај релативна брзина[уреди | уреди извор]

Од локалната референтна рамка (синиот часовник), релативно забрзаниот црвен часовник се движи побавно

Кога двајца набљудувачи се во релативно движење без влијание од никаква гравитациска маса, од нивна гледна точка (движечкиот) часовник на другиот отчукува побавно одколку локалниот часовник. Колку е поголема релативната брзина, толку е поголема и магнитудата на временската дилатација. Овој случај е понекогаш нарекуванспецијално релативна временска дилатација.

На пример, две ракети (A и B) забрзувајќи една после друга во вселената би искусиле временска дилатација. Ако тие некако би имале чист поглед во другата ракета, секој од нив би го гледал часовникот на другиот како се движи побавно. Тоа е, во референтната рамка на ракетата A, се се движи нормално, но се останато на ракетата В изгледа дека се движи побавно (и обратно).

Од локална перспектива, времето регистрирано од часовници во мирување спрема локалната референтна рамка (и далеку од гравитациска маса) секогаш изгледа дека поминува со иста брзина. Со други зборови, ако нова ракета, ракетата С, патува паралелно со ракетата А, таа е во "мирување" во однос на ракетата А. Од аспектот на ракетата А, времето на ракетата С би изгледало нормално исто така. [5]

Произлегува едно прашање: доколку ракетата А и ракетата В мислат дека меѓусебното време минува побавно, кој би остарел повеќе доколку би се одлучиле да се сретнат? Со пософистицирано разбирање на временската дилатација кај релативното забрзување, налукувајќи на двоен парадокс излегува дека не е воопшто никаков парадокс (резолуцијата на парадоксот вклучува скок во време, како резултат на вртењето на забрзаниот набљудувач). Слично на ова, разбирањето на двојниот парадокс би помогнало да се објасни зошто астронаутите на МВС стареат побавно (пр. 0.007 секунди побавно за секои шест месеци) иако се под влијание на временска дилатација кај релативното забрзување.

Гравитациска временска дилатација[уреди | уреди извор]

Времето минува побрзо што подалеку од центарот на гравитација, како што е покажано со масивни објекти (како Земјата).

Гравитациската временска дилатација исто така ги вклучува астронаутите од МВС, но има спротивен ефект од временската дилатација при релативна брзина. Едноставно кажано, релативната брзина и гравитацијата го забавуваат времето како што се зголемуваат. Зголемената брзина го забавува времето за астронаутите, додека намалената гравитација го забрзува (астронаутите се изложени на помала гравитација од Земјата). Астронаутите од МВС завршуваат со забавено време бидејќи двата спротивставени ефекти не се еднакво силни. Бременската дилатација кај релативна брзина (објаснета погоре) прави поголема разлика и го забавува времето. Време-забрзувачките ефекти на слаба гравитација не би ги поништила ефектите на време-забавувачката брзина освен ако МВС орбитираше многу подалеку од Земјата.

Клучот е во тоа што и двата набљудувачи се различно дистанцирани од значајна гравитациска маса. Генералната теорија на релативност објаснува како за двата набљудувачи часовникот кој е поблизу до гравитациската маса, или подлабоко во нејзиниот "гравитациски бунар", се причинува дека работи побавно од оној кој е подалекуи од масата. Овој ефект не важи само за астронаути во вселената; времето на еден планинар минува малку побргу додека е на врвот на една планина (многу високо и далеку од центарот на гравитација на Земјата) во однос на оние кои се на морско ниво. Како и со секоја дилатација , локалното чувство за време е нормално (никој не приметува разлика во сопствената референтна рамка). Во случајот на брзинската временска дилатација, двата набљудувачи ја воочуваа разликата (реципрочен ефект). Сега, со гравитациската временска дилатација, двата набљудувачи, оние кои се на морско ниво и планинарот кој е на врвот на планина, се сложуваат дека часовникот поблиску до гравитациската маса е побавен, како и соодносот на разликата (што значи дека оваа дилатација нема реципрочен ефект).

Временска дилатација: специјалната против општата теорија на релативноста[уреди | уреди извор]

Кај теоријата на релативноста на Алберт Ајнштајн, временската дилатација во двете околности може да биде сумирана:

Овие теории може да се комбинираат (како кај астронаутите од МВС).

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. 1,0 1,1 Ashby, Neil (2003). Relativity in the Global Positioning System. „Living Reviews in Relativity“ 6: 16. doi:10.12942/lrr-2003-1. Bibcode2003LRR.....6....1A. http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2003-1/download/lrr-2003-1Color.pdf. 
  2. Toothman, Jessika. „How Do Humans age in space?“. HowStuffWorks. http://science.howstuffworks.com/humans-age-in-space.htm. конс. 24 април 2012. 
  3. Lu, Ed. „Expedition 7 – Relativity“. Ed's Musing from Space. NASA. http://spaceflight.nasa.gov/station/crew/exp7/luletters/lu_letter13.html. конс. 24 април 2012. 
  4. Lu, Ed. „Expedition 7 – Relativity“. Ed's Musing from Space. NASA. http://spaceflight.nasa.gov/station/crew/exp7/luletters/lu_letter13.html. конс. 20 јануари 2015.  Всушност 0.007 секунди се спомнува како точен резултат, но тоа е само груба пресметка.
  5. За извори за специјална релативна временска дилатација, погледнете ја експозицијата на Алберт Ајнштајн, публицирана на англиски јазик (1920) како Einstein, Albert (1920). „On the Idea of Time in Physics“. Relativity: The Special and General Theory. Henri Holt. ISBN 1-58734-092-5. http://www.bartleby.com/173/8.html.  и исто така во секциите од 9–12. Погледнете ги и членовите Специјална релативност, Лоренцови трансформации и Релативност на истовременост.

Надворешни врски[уреди | уреди извор]