Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru.

 Класс!ная физика   -  YouTube

Относительность промежутков времени

ПечатьE-mail

А вот еще один взгляд на теорию относительности: в одном интернет-магазине продаются часы, у которых нет секундной стрелки. Зато с той же скоростью относительно часовой и минутной вращается циферблат. А в названии этих часов присутствует имя знаменитого физика « Эйнштейн».

Относительность промежутков времени состоит в том, что ход часов зависит от движения наблюдателя. Движущиеся часы отстают от неподвижных: если какое-либо явление имеет определенную длительность для движущегося наблюдателя, то оно кажется более продолжительным для неподвижного. Если бы система двигалась со скоростью света, то неподвижному наблюдателю движения в ней казались бы бесконечно замедленными. В этом заключается знаменитый «парадокс часов».

Пример:

Если я одновременно (для себя) щелкаю пальцами на раздвинутых руках, то для меня промежуток времени между щелчками равен нулю (предполагается, что я это проверил способом Эйнштейна — встречные световые сигналы вместе пришли в середину расстояния между парами щелкающих пальцев). Но тогда для любого наблюдателя, движущегося «боком» относительно меня, щелчки будут не одновременны. А значит, по его отсчету мое мгновение станет некоей длительностью.

Наоборот, если он щелкает пальцами на раздвинутых руках и с его точки зрения щелчки одновременны, то для меня они окажутся неодновременными. Поэтому его мгновение я воспринимаю как длительность.

Подобно этому, мое «почти мгновение» — очень короткая длительность — для движущегося наблюдателя растягивается. А его «почти мгновение» растягивается для меня. Словом, мое время для него замедляется, его же время замедляется для меня.

Правда, в этих примерах не сразу видно, что во всех системах отсчета сохраняется направление времени — обязательно от прошлого к будущему. Но это легко доказать, вспомнив о запрете сверхсветовых скоростей, что делает невозможным движение во времени вспять.



Еще один пример:

Элла и Алла — космонавтки. Они летят на разных ракетах в противоположные стороны и проносятся мимо друг друга. Девушки любят смотреться в зеркальце. Кроме того, обе девушки наделены сверхчеловеческой способностью видеть и обдумывать неуловимо быстрые явления.

Элла сидит в ракете, разглядывает собственное отражение и размышляет о неумолимом беге времени. Там, в зеркале, она видит себя в прошлом. Ведь свет от ее лица сначала дошел до зеркала, потом отразился от него и вернулся обратно. На это путешествие света ушло время. Значит, Элла видит себя не той, какая она есть теперь, а чуть-чуть более молодой. Примерно на трехсотмиллионную долю секунды – т.к. скорость света равна 300 000 км/с, а путь от лица Эллы до зеркала и обратно — примерно 1 метру. «Да, — думает Элла, — даже увидеть себя можно только в прошлом!»

Алла, летящая на встречной ракете, поравнявшись с Эллой, приветствует ее и любопытствует, чем занята подруга. О, она смотрится в зеркало! Однако, Алла, заглянув в зеркало Эллы, приходит к иным заключениям. По оценке Аллы, Элла стареет медленнее, чем по оценке самой Эллы!

В самом деле, пока свет от лица Эллы добрался до зеркала, зеркало относительно Аллы сместилось — ведь ракета движется. На обратном пути света Алла отметила дальнейшее смещение ракеты. Значит, для Аллы свет шел туда и обратно не по одной прямой линии, а по двум разным, несовпадающим. На пути «Элла — зеркало — Элла» свет шел углом, описал нечто похожее на букву «Д». Поэтому с точки зрения Аллы он прошел больший путь, чем с точки зрения Эллы. И тем больший, чем больше относительная скорость ракет.

Алла — не только космонавт, но и физик. Она знает: по Эйнштейну, скорость света всегда постоянна, в любых системах отсчета одинакова, т.к. не зависит от скорости движения светового источника. Следовательно, и для Аллы и для Эллы скорость света составляет 300 000 км/с. Но если с одной и той же скоростью свет умеет проходить в разных системах отсчета разные пути, вывод отсюда единственный: время в разных системах отсчета течет по-разному. С точки зрения Аллы, свет у Эллы прошел больший путь. Значит, на это и времени ушло больше, иначе скорость света не сохранилась бы неизменной. По измерениям Аллы, время у Эллы течет медленнее, чем по измерениям самой Эллы.

Последний пример:

Если астронавт вылетает с Земли со скоростью, отличающейся от скорости света на одну двадцатитысячную, летит по прямой в течение года туда (отсчитанного по его часам и по событиям его жизни), а затем возвращается обратно. По часам астронавта на это путешествие уходит 2 года.

Вернувшись на Землю, он обнаружит (согласно релятивистской формуле замедления времени), что жители Земли состарились на 100 лет (по земным часам), т. е. встретит уже другое поколение.

Надо помнить, что при таком полете есть участки равномерного движения (система отсчета будет инерциальной, и СТО применима), а также участки движения с ускорением (разгон на старте, торможение при приземлении, разворот - система отсчета неинерциальная и СТО неприменима.

Формула релятивистского замедления времени:

Источник: Г. Амфилов "Бегство от удивлениний", М. Льоцци "История физики"

КТО ПЕРВЫЙ?

Во время учебы в школе А. Эйнштейн часто задавал себе вопрос "Что мог бы видеть человек, движущийся за световой волной со скоростью света?".

А в работе Гегеля «Диалектика природы» есть цитата: «Свет есть налично сущая чистая сила наполнения пространства, и его бытие является абсолютной скоростью». Оказывается, он предвосхитил А. Эйнштейна.

О НЕМ

Знаменитые уравнения Эйнштейна — основа общей теории относительности — были опубликованы в 1916 году. После этого один из крупнейших современных физиков Дж. Уилер сказал: «В общей теории относительности, пространство "говорит" материи как ей двигаться, а материя "указывает" пространству как ему искривляться.»

Знаменитый физик Нильс Бор в 1961 году говорил: "На каждом этапе Эйнштейн бросал вызов науке, и не будь этих вызовов, развитие квантовой физики затянулось бы надолго".