Релятивистское замедление времени

В 1905 году Эйнштейн публикует теорию относительности. Она сразу становится самым обсуждаемым и резонансным событием в мире физики.

Полеты в космос

Учитывая сложность восприятия, лучше всего разобрать эту теорию на простом примере. Давайте представим себе, что человечество создало космический корабль, способный лететь со скоростью, близкой к скорости света. Цель полета – ближайшая к нам звезда, потенциально пригодная для жизни.

Но сразу достичь скорости света мы не сможем. Сначала нужно разогнаться. Напомним, что скорость света составляет 300 000 км/секунду. Таким образом, экипаж космического корабля достигнет нужной планеты за какое-то время. Вопрос – сколько времени пройдет на Земле и сколько проведут в пути астронавты по часам корабля?

Теоретическая сторона вопроса

Рассмотрим теперь, как специальная теория относительности описывает эффект замедления времени. Пусть имеется две инерциальные системы отсчета. Одну из них мы примем за неподвижную, например, это может быть Земля. Вторую систему мы свяжем с космическим кораблем, который будет двигаться относительно Земли прямолинейно и равномерно, то есть с постоянным вектором скорости. Эту систему мы назовем движущейся. Пусть на Земле и в космическом корабле находятся одинаковые часы. Итак, космический корабль движется со скоростью $v$. Так как движение корабля происходит по прямой линии, то нам достаточно одной пространственной координаты $x$ и времени $t$.

Представим два любых последовательных события в одной и той же точке корабля. В неподвижной системе отсчета (связанной с Землей) временные координаты этих событий $t_1$, и $t_2$. В движущейся системе (связанной с космическим кораблем) временные координаты тех же двух событий $t'_1$ и $t'_2$. Нас будет интересовать тот промежуток времени, который протекает от первого события к второму. Теория относительности дает удивительный результат:

$\Delta t=\frac{\Delta t'}{\sqrt{1-v^2/c^2}}$

$\Delta t=t_2-t_1$ — отрезок времени между событиями, измеренный с Земли,

$\Delta t'=t'_2-t'_1$ — отрезок времени между событиями, измеренный с борта корабля.

Видно, что $\Delta t$ больше $\Delta t'$. Причем тем больше, чем быстрее движется корабль. Это и есть главная формула релятивистского замедления времени.

Стоит отметить, что замедление времени, несмотря на свою необычность, – это экспериментально подтвержденный факт.

Нужна работа по низкой цене? У нас вы можете заказать статью по физике недорого!

Тест по теме «Релятивистское замедление времени»