Koja je relativistička kašnjenja? Kakvo je vrijeme u fizici

Posebna teorija relativnosti, koju je Einstein objavio 1905. godine i koji je postao važna generalizacija brojnih ranijih hipoteza, jedan je od najzanimljivijih i diskusija u fizici.

Doista, teško je zamisliti da, kad se objekt kreće pribliznom brzinom, fizički procesi počinju teći za njim na apsolutno neobičan način: njezina duljina se skraćuje, masa se povećava i vrijeme se usporava. Neposredno nakon objavljivanja, pokušaji su počeli diskreditirajući teoriju koja se i danas nastavlja, iako je prošlo više od stotinu godina. To ne čudi, jer je pitanje koliko je vremena dugo zabrinuto za čovječanstvo i privuklo univerzalnu pozornost.

Što je relativizam

Suština relativističke mehanike (aka - posebna teorija relativnosti, onda - SRT) i njegova razlika od klasične jasno izražen izravan prijevod svoje ime: relativus latinski znači „rođak”. Kao dio SRT postulira neizbježnost vremena odgode za objekt koji se pomiče u odnosu na promatrača.

Razlika ove teorije je predložio Albert Einstein, od Newtonovu mehaniku i činjenica da su svi procesi mogu se razmatrati samo u odnosu jedni na druge ili treće strane promatrača. Prije nego što smo opisali ono što je relativistički dilatacije vremena, potrebno je kopati u neke pitanje teoriju o formiranju i kako bi se utvrdilo zašto njegov opći tekst je omogućeno, pa čak i neophodno.

Porijeklo teorije relativnosti

Do kraja XIX. Stoljeća, znanstvenici su došli do spoznaje da se neki eksperimentalni podaci ne uklapaju u sliku svijeta, na temelju klasične mehanike.

Temeljne proturječnosti završile su pokušajima kombinacije newtonske mehanike s Maxwellovim jednadžbama koje opisuju gibanje elektromagnetskih valova u vakuumu i kontinuiranim medijima. Već je poznato da je svjetlost takav val, a treba ga razmotriti u okviru elektrodinamike, ali bilo je iznimno problematično raspravljati s vizualnom i, što je najvažnije, vremenski testiranom mehanikom.

Međutim, proturječnost je bila očigledna. Pretpostavimo da je prije pokretnog vlaka fiksirana svjetiljka, koja svijetli naprijed. Prema Newtonu, treba dodati brzinu vlaka i svjetlost koja proizlazi iz svjetiljke. Maxwellove jednadžbe u ovoj hipotetičkoj situaciji jednostavno su "prekinute". Bilo je potrebno potpuno novi pristup.

Posebna teorija relativnosti

Razmotriti da je Einstein došao s teorijom relativnosti bio bi netočan. Zapravo se okrenuo radovima i hipotezama znanstvenika koji su radili pred njim. Međutim, autor se približio tom pitanju s druge strane, a umjesto mehanike Newton je prepoznao "a priori ispraviti" Maxwellove jednadžbe.

Osim dobro poznatog principa relativnosti (u stvari, formuliran više Galileo, međutim, u okviru klasične mehanike), ovaj pristup je doveo do Einsteinove zanimljivu izjavu: brzina svjetlosti je konstanta u svim referentnim okvirima. A taj je zaključak dopuštao govoriti o mogućnosti mijenjanja vremenskih standarda za kretanje objekta.

Konstanta brzine svjetlosti

Čini se da izjava "brzina svjetlosti je konstanta" ne iznenađuje. Ali pokušajte zamisliti: vi ste nepomični i gledajte kako se svjetlost odmakne od tebe pri fiksnoj brzini. Letite nakon snopa, ali se i dalje odmaknete od vas točno na istoj brzini. Štoviše, okreće se i leti u suprotnom smjeru od grede, ne mijenjate brzinu uklanjanja jedni od drugih!

Kako je to moguće? Ovdje počinje razgovor relativistički učinak usporavanje vremena. Zainteresirani? Zatim pročitajte!

Relativno vrijeme dilatacije Einsteina

Kad brzina objekta približi brzinu svjetlosti, unutarnje vrijeme objekta, prema izračunima, usporava. Ako se, s druge strane, pretpostavlja da se osoba kreće paralelno s sunčevom zrakom pod sličnom brzinom, vrijeme za koje će prestati. Postoji formula za relativističku dilataciju vremena, odražavajući njegov odnos prema brzini objekta.

Međutim, prilikom proučavanja ovog problema treba imati na umu da niti jedno tijelo koje posjeduje masu ni teoretski ne može postići brzinu svjetlosti.

Paradokse vezane uz teoriju

Posebna teorija relativnosti znanstveno je djelo i nije lako razumjeti. Međutim, javni interes u pitanju o vremenu, redovito nastaje ideja na svakodnevnoj razini koja izgleda kao nerješiv paradoksi. Na primjer, sljedeći primjer zbunjuje većinu ljudi koji su upoznati s SRT-om bez ikakvog znanja o fizici.

Postoje dva zrakoplova, od kojih jedan izravno leti, a drugi odstupa i, opisujući luk pri brzini blizu brzine svjetlosti, zauzima prvu. Predvidljivo je da je vrijeme za drugi uređaj (koji je leti brzinom bljeskalice) bio polaganije nego kod prvog. Međutim, u skladu s postulatom SRT, referentni okviri za oba zrakoplova su jednaki. To znači da se vrijeme može sporije spustiti za jedan i drugi uređaj. Čini se da je ovo mrtav kraj. Ali ...

Rješavanje paradoksa

Zapravo, izvor ove vrste paradoksa je nedostatak razumijevanja mehanizma djela teorije. Da bismo riješili ovu proturječnost, možemo se služiti poznatim spekulativnim eksperimentom.

Imamo hambar s dva vrata koja prolaze kroz prolaz, i stup, koji je malo duži od duljine šupljine. Ako ispružimo stup od vrata do vrata, ne mogu zatvoriti niti samo slomiti naš stup. Ako se polni, leti u štali će imati brzinu blisku brzini svjetlosti, njegova duljina će se smanjiti (opoziv: objekt, koji se kreće brzinom svjetlosti, dužina će biti nula), a za vrijeme svog boravka u staji, moći ćemo zatvoriti i otvoriti vrata, ne razbijanje naših rekvizita.

S druge strane, kao u primjeru s avionom, to je prolaz koji treba smanjiti u odnosu na pol. Paradoks se ponavlja, i očigledno nema izlaza - oba su objekta sinkronizirano skraćena u dužini. Međutim, imajte na umu da je sve relativno, a mi ćemo riješiti problem mijenjanjem vremena.

Relativnost simultanosti

Kad je vodeći rub stup će biti smješten u prednjem dijelu ulaznih vrata, možemo ga zatvoriti i otvoriti ga, ali u trenutku kada je stup će letjeti u potpunosti odbaciti, učiniti isto sa stražnjim vratima. Čini se da mi ne u isto vrijeme, a eksperiment nije uspio, ali onda ispada i što je najvažnije, u skladu s specijalnoj teoriji relativnosti, zatvaranje dvaju vrata nalaze se u jednoj točki na vremenskoj osi.

To je zato što događaji koji se događaju istodobno u istom referentnom okviru neće biti istodobni u drugom. Relativno vremensko rastvaranje manifestira se u međusobnom odnosu objekata i vraćamo se apsolutno svakodnevnoj generalizaciji Einsteinove teorije: sve je relativno.

Postoji još jedan detalj: ravnopravnost referentnih sustava je relevantna za SRT, kada se oba objekta pomiču ravnomjerno i pravocrtno. Čim jedno od tijela prođe ubrzanje ili usporavanje, referentni okvir postaje jedini mogući.

Dvostruki paradoks

Najpoznatiji paradoks, koji objašnjava relativističko vrijeme dileracije "na jednostavan način", jest misaoni eksperiment s dvojicom braće. Jedan od njih leti na svemirskom brodu brzinom blizu svjetlosti, a drugi ostaje na tlu. Kad se vratio, brat-astronaut otkriva da je u dobi od 10 godina i njegov brat ostao kod kuće - za čak 20.

Ukupna slika mora biti jasno da čitatelju prethodnih objašnjenja, jer su braća na svemirski brod usporava vrijeme, zbog svoje brzine bliske brzini svjetlosti referentnog sustava u odnosu na brata na zemlji, ne možemo prihvatiti, jer bi to bilo ne-inercijalni (preopterećenje ispitivanja samo jedan brat ).

Imajte na umu da bi bilo poželjno drugo: koliko god stupanj u sukobu protivnika dođe, činjenica ostaje ta vremena u njegovoj apsolutnoj vrijednosti ostaje konstantna. Bez obzira na to koliko godina brat ili leti na svemirskom brodu, starost, on će nastaviti s točno brzinu na kojoj se nalazi put u svojoj referentni okvir, a drugi brat će dobi potpuno istu stopu - razlika je samo naći na sastanku, a bilo koji drugi slučaj.

Gravitacijsko vremensko proširenje

Zaključno treba napomenuti da postoji druga vrsta vremenske odgode, povezana već s općom teorijom relativnosti.

U XVIII stoljeću, Mitchell predvidio postojanje efekta crvenih smjene je činjenica da kada se predmet pomiče između regija s jakim i slabim gravitacije će promijeniti vrijeme za to. Unatoč pokušajima da proučavaju to pitanje i Laplaceova Soldner, vrijedan rad na temu predstavljen tek da je Einstein u 1911.

Ovaj je učinak ne manje zanimljiv od relativističke dilatacije vremena, ali zahtijeva posebnu studiju. I ovo, kako kažu, potpuno je druga priča.