Διαστολή του χρόνου: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μ Διαγραφή σήμανσης για ελλειπείς παραπομπές |
Διαστολή του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας και βαρύτητας |
||
Γραμμή 10:
Με την τεχνολογία να περιορίζει τις ταχύτητες των αστροναυτών, οι διαφορές αυτές στην πραγματικότητα είναι αμελητέες: Μετά από 6 μήνες στο [[Διεθνής Διαστημικός Σταθμός|Διεθνή Διαστημικό Σταθμό]] (ISS), το πλήρωμα όντως έχει μεγαλώσει λιγότερο από εμάς στη Γη αλλά μόνο κατά 0.005 δευτερόλεπτα (όπως βλέπετε καμία σχέση με την ένα χρόνο διαφορά που είχαμε στο θεωρητικό παράδειγμα). Οι επιπτώσεις θα ήταν μεγαλύτερες αν οι αστροναύτες ταξίδευαν κοντά στην ταχύτητα του φωτός (299.792.458 m/s), αντί για την πραγματική τους ταχύτητα - που η ταχύτητα της τροχιάς του ΙSS είναι περίπου 7,7 km/s.<ref>{{Cite web|url = http://spaceflight.nasa.gov/station/crew/exp7/luletters/lu_letter13.html|title = Expendition 7 - Relativity|date = |accessdate = |website = |publisher = |last = |first = }}</ref>
Διαστολή του χρόνου οφείλεται σε διαφορές είτε βαρύτητας είτε σχετικής ταχύτητας. Στην περίπτωση του ISS, ο χρόνος είναι βραδύτερος και αυτό οφείλεται στην ταχύτητα σε κυκλική τροχιά. Αυτή η επίπτωση ελαφρώς μειώνεται με την αντίθετη επίδραση της βαρύτητας λόγω λιγότερου [[Βαρυτικό πεδίο|βαρυντικού δυναμικού]].
=== Διαστολή του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας ===
Όταν δύο παρατηρητές βρίσκονται σε σχετική κίνηση και δεν επηρεάζονται από καμία αλλαγή στην βαρύτητα, η άποψη του καθενός θα είναι ότι του άλλου το (σχετικά κινούμενο πλέον) ρολόι χτυπά πιο αργά από το δικό του (τοπικό ρολόι). Όσο μεγαλύτερη είναι η [[σχετική ταχύτητα]], τόσο μεγαλύτερο το μέγεθος της διαστολής του χρόνου. Αυτή η περίπτωση συχνά ονομάζεται [[Ειδική σχετικότητα|ειδική σχετικιστική]] διαστολή του χρόνου.
Για παράδειγμα, δύο διαστημόπλοια Α και Β που επιταχύνονται το ένα από το άλλο, θα βιώσουν χρονική διαστολή. Εάν κάπως μπορούσαν να δούνε το ένα μέσα στο άλλο, το ένα πλήρωμα θα έβλεπε το ρολόι του άλλου πληρώματος να χτυπά πιο αργά. Δηλαδή, μέσα στο πλαίσιο αναφοράς του διαστημόπλοιου Α, όλα κινούνται κανονικά, αλλά τα πάντα πάνω στο διαστημόπλοιο Β φαίνονται να κινούνται πιο αργά (και αντίστροφα).
Από τοπική προοπτική, η ώρα που μετρήθηκε από τα ρολόγια που είναι σε ηρεμία σε σχέση με το τοπικό πλαίσιο αναφοράς (και μακριά από κάθε βαρυτική μάζα) εμφανίζεται πάντα να περνά με τον ίδιο ρυθμό. Με άλλα λόγια, αν ένα νέο πλοίο Γ ταξιδεύει μαζί με το πλοίο Α (δηλαδή με την ίδια ταχύτητα), είναι «σε κατάσταση ηρεμίας» σε σχέση με το Α. Από την άποψη του Α, ο χρόνος του C θα φαινόταν φυσιολογικός.<ref>{{Cite web|url = http://www.bartleby.com/173/8.html|title = On the Idea of Time in Physics|date = |accessdate = |website = |publisher = |last = |first = }}</ref>
Το ερώτημα που τίθεται είναι: Αν και το πλοίο Α και το Β θεωρούν ότι ο χρόνος του άλλου είναι πιο αργός, ποίος θα έχει μεγαλώσει περισσότερο αν αποφασίσουν να συναντηθούν; Με μία πιο σε βάθος κατανόηση της διαστολής του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας αυτό που φαίνεται να είναι το [[Παράδοξο των διδύμων|παράδοξο των δίδυμων]], αποδεικνύεται ότι δεν είναι καθόλου παράδοξο (η τη λύση του παραδόξου περιλαμβάνει ένα άλμα στο χρόνο, ως αποτέλεσμα της επιστροφής του παρατηρητή που έχει επιταχυνθεί).Ομοίως, η κατανόηση του παράδοξου των διδύμων θα βοηθήσει να εξηγήσει γιατί οι αστροναύτες του ISS μεγαλώνουν πιο αργά (0.007 δευτερόλεπτα κάθε έξι μήνες), παρόλο που βιώνουν διαστολή του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας.
=== Διαστολή του χρόνου λόγω βαρύτητας ===
Η βαρυντική διαστολή του χρόνου παίζει επίσης ρόλο στους αστροναύτες του ISS, αν και έχει το αντίθετο αποτέλεσμα από την διαστολή του χρόνου λόγω σχετικής κίνησης. Απλούστερα, η σχετική βαρύτητα και η ταχύτητα επιβραδύνουν τον χρόνο καθώς αυξάνουν. Η ταχύτητα έχει αυξηθεί για τους αστροναύτες επιβραδύνοντας τον χρόνο τους, ενώ η βαρύτητα έχει μειωθεί, επιταχύνοντας τον (οι αστροναύτες βιώνουν μικρότερη βαρύτητα από ο,τι στη Γη). Παρ<nowiki>' όλα αυτά, οι αστροναύτες του ISS καταλήγουν τελικά να βιώνουν πιο αργά τον χρόνο επειδή τα δύο αυτά αντικρουόμενα φαινόμενα δεν είναι εξίσου ισχυρά. Η διαστολή του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας (που εξηγήθηκε παραπάνω) ''νικά''</nowiki>, οπότε και επιβραδύνει τον χρόνο. Οι (χρονοεπιταχυντικές) επιπτώσεις της χαμηλής βαρύτητας δεν θα εξουδετερώσουν αυτές (χρονικοεπιβραδυντικές) της ταχύτητας, εκτός εάν ο ISS βρίσκεται σε τροχιά πολύ μακρύτερα από τη Γη.
Το κλειδί είναι ότι και οι δύο παρατηρητές βρίσκονται σε διαφορετική απόσταση τους από μια σημαντική βαρυτική μάζα. Η γενική θεωρία της σχετικότητας περιγράφει πως, και για τους δύο παρατηρητές, το ρολόι το οποίο είναι πιο κοντά στην βαρυντική μάζα (πιο βαθιά στο βαρυντικό πηγάδι) φαίνεται να πηγαίνει πιο αργά απ' ότι το ρολόι που είναι πιο μακριά απ' τη μάζα. Το φαινόμενο αυτό φυσικά δεν περιορίζεται μόνο στους αστροναύτες στο διάστημα: Ο χρόνος ενός αναρριχητή περνά ελαφρώς ταχύτερα στην κορυφή ενός βουνού (μεγάλο υψόμετρο, μακρύτερα από το κέντρο της Γης) σε σύγκριση με τους ανθρώπους στο επίπεδο της θάλασσας. Όπως και με την διαστολή του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας, έτσι και εδώ, η <nowiki>''</nowiki>τοπική<nowiki>''</nowiki> εμπειρία του χρόνου είναι φυσιολογική (κανείς δεν παρατηρεί τη διαφορά στο δικό τους πλαίσιο αναφοράς). Στην περίπτωση της διαστολής του χρόνου λόγω σχετικής ταχύτητας, και οι δύο παρατηρητές είδαν τον άλλο να κινείται πιο αργά (αμοιβαία επίδραση). Τώρα, με τη βαρυτική διαστολή του χρόνου, οι δύο παρατηρητές - εκείνοι στο επίπεδο της θάλασσας, σε σχέση με ορειβάτη - συμφωνούν ότι το ρολόι που πλησιάζει την μάζα είναι πιο αργό σε ρυθμό, και συμφωνούν σχετικά με την αναλογία της διαφοράς (διαστολή του χρόνου από τη βαρύτητα, ως εκ τούτου, δεν είναι αμοιβαία). Δηλαδή, ο ορειβάτης βλέπει τα ρολόγια της στάθμης της θάλασσας να είναι πιο αργά, και αυτοί που είναι στο επίπεδο της θάλασσας βλέπουν το ρολόι του ορειβάτη να είναι γρηγορότερο απ' το δικό τους.
== Παραπομπές ==
| |||