Физиката на времето Светкавицата, суперсилите и релативистичното забавяне на времето
Физика на времето: Светкавицата, суперсилите и релативистичното забавяне на времето
Мнозина са запознати с комиксния герой на DC Flash, който е по-бърз от куршум и се смята за най-бързия герой във вселената на комиксите.
Освен това Бари Алън също е учен, така че защо да не оцените способностите му от страна на науката и да видите колко реални са те и дали противоречат на физиката. Оказва се, че научният свят отдавна е признал възможността за забавяне на времето и дори провежда експерименти с него.
И днес ще се опитам да разкажа за това и книгата на Ричард Мюлер „Сега. Физика на времето.
Относителна теория на относителността
Ако например кажа: „Този влак пристига в 7 часа“, тогава имам предвид нещо подобно: „Малката стрелка на моя часовник сочи 7 и пристигането на влака ще бъдат едновременни събития.“ Алберт Айнщайн
Именно с помощта на тези думи Алберт Айнщайн започва да въвежда концепциите за пространство и време във физиката, без които той не би могъл да създаде теорията на относителността.
И така, какво е времето? Нютон не го е обяснил и Айнщайн не е започнал да го обяснява, но той успя да обясни относителността му и да изясни, че всичко не е толкова просто, колкото се смяташе преди. Опитайте се да си спомните вашето възприемане на времето в детството, когато то все още не е било абсолютно за вас. Помните ли как се разтяга в опашката и колко бързо лети за интересни дейности.
Какво каза Айнщайн за това:
„Когато седиш с красиво момиче два часа, те ти изглеждат като минута, но ако седиш на горещ котлон дори за минута, ще ти се струва, че са минали два часа.“
И така, използвайки прости примери с малки часовникови стрелки и горещ тиган, геният на 20 век ще постави теорията на относителността в статията си „К.електродинамика на движещи се тела”, а 10 години по-късно го развива, обяснявайки принципите на гравитацията и нейната природа.
Но какво да кажем за относителността? За да направите това, нека спрем за минута и отговорим на един въпрос: „Каква е моята скорост сега?“.
Ще отговорите „Нула“ и ще сте прави, ако седите или правите, но в същото време „1679 км/ч“ също ще бъде правилният отговор, ако си представим, че се намирате в района на устието на Амазонка, защото това е скоростта на въртене на земята в района на екватора.
Но не забравяйте за скоростта на въртене на Земята около Слънцето, а 30 km / s също е правилният отговор.
Това е цялата относителност - всичко зависи от вашата платформа на изследване или както физиците я наричат "референтна рамка".
Вашата референтна рамка (FR) може да бъде всичко - стол, под, Земята или самолет, в който летите, или може би нашата галактика или Вселената. Всичко е относително и това е смисълът.
Всичко е толкова относително, че дори скоростта на протичане на времето ще зависи от избраната референтна рамка. А това означава, че няма абсолютна концепция за време и две тиктакания на часовника могат да означават напълно различен период от време.
Може да сте чели и изучавали други книги за относителността и да сте се сблъскали с объркващата представа за „несъгласни наблюдатели“, които се движат с различни скорости и следователно имат различни възприятия за времето и следователно не са съгласни едно с друго, но това не е важно. Наблюдателите не са съгласни само относно степента на грешка в скоростта на самолета, но в същото време знаят, че скоростта е относителна и скоростта й ще зависи от избраната референтна система.
Основният акцент в общата теория на относителността е, че всички наблюдатели са съгласни помежду си.
Такива различни референтни системи
СЪСИзползвайки теорията на относителността, Айнщайн доказа, че времето ще се променя в зависимост от избраната референтна рамка и това или онова действие ще отнеме различно време.
При сравнително ниски скорости (до 1 500 000 км / ч) тази разлика ще бъде незначителна, но колкото по-близо до скоростта на светлината, толкова по-голяма ще бъде разликата във времето.
Да вземем пример: вие сте на космически кораб, който се движи с 97% от скоростта на светлината. Да вземем две референтни точки - космическият кораб и Земята и да си спомним за наблюдателите, които са съгласни помежду си.
Така че, докато сте на кораб, интервалът между двата ви рождени дни ще бъде една година, но на земята - три месеца. Наблюдател на кораб би казал точно това, а наблюдател на Земята би се съгласил с него. Но каква референтна система да вземем за базова, в коя от тях се намираме. Правилен отговор: всички наведнъж.
Да, вие сте във всички референтни системи едновременно - Земята, самолета, космоса и много други. Тези системи са необходими за едно нещо - да определят движението на телата спрямо тях. Така че, ако вашата скорост на Земята е равна на нула, тогава тази референтна система ще се нарича ваша собствена.
Например, по отношение на собствената референтна система на Слънцето, ние се движим със скорост от 29 km / s, като сме на Земята, правим обороти около звездата. Може да сте запознати с друго обяснение за релативистично забавяне на времето: „движещ се часовник изглежда работи по-бавно от вашия“, но това не е съвсем правилното обяснение.
Не ни изглежда, че движещите се часовници вървят по-бавно, те всъщност вървят по-бавно, но само ако измерваме хода на времето им в нашата референтна система. В същото време в тяхната собствена референтна система те ще вървят по-бързо, отколкото в нашата, и това не е парадокс илипротиворечие. Или противоречие, но не повече от скоростта на човек в самолет, която е едновременно 0 км/ч и 900 км/ч. Докато всички наблюдатели ще се съгласят с тези отговори.
Относителността на времето е лесно измерима в експерименталната физика. Учените експериментатори, работещи с радиоактивни елементарни частици (пиони, мюони и хиперони), се сблъскват постоянно с него.
Радиоактивните частици имат период на полуразпад и той варира за различните елементи.
Например уранът има период на полуразпад от 4,5 милиарда години, докато радиоактивният изотоп на въглерода има период на полуразпад от 5700 години. И така, тритият, който се използва в някои светещи стрелки на часовници, смесен с фосфор, има период на полуразпад от 13 години, поради което след 13 години стрелките започват да светят наполовина по-слабо, отколкото преди.
Божурите, които се изследват в лаборатории по експериментална физика, имат малко по-кратък полуживот – 26 милиардни от секундата, или 26 наносекунди. Въпреки че изглежда много кратък период от време, но само за човек.
При изучаване на бързо движещи се пиони, тяхната скорост беше 0,999998 от скоростта на светлината, те проведоха експеримент - те се сблъскаха с протони. Оказало се, че техният полуживот е 637 пъти по-дълъг от този на пионите в покой.
Преди тези експерименти относителността на времето беше абстрактна теория, но след това се превърна в реалност.
Означава ли това, че като се движим с по-висока скорост, времето ще се движи по-бавно за нас? Да, и това беше потвърдено през 1971 г. от Джоузеф Хафеле и Ричард Кийтинг с помощта на пътнически самолет и четири комплекта цезиеви атомни часовници. Техният експеримент доказа практическото действие на теорията на относителността иефект на забавяне на времето.
Всеки ден, прекаран в самолет, пътуващ с 900 км/ч, ще бъде с 29 наносекунди по-дълъг от ден, прекаран на Земята.
Може да не изглежда много време, но колкото по-висока е скоростта на движение, толкова по-голяма е разликата. Така че за GPS спътниците забавянето на времето е 7200 наносекунди на ден и това вече ще даде грешка в позиционирането с 2,2 километра на ден. И всеки ден тази грешка ще нараства с 2,2 километра.
Благодарение на теорията на относителността на Айнщайн са направени изчисления и тази грешка се взема предвид при изчисляване на местоположението. Летейки със самолет, вие ще живеете по-дълго спрямо земната референтна система, но няма да почувствате този ефект върху себе си - времето ви ще се забави, но в същото време ще се забави пулсът ви, както и мозъчната дейност. Това е удивителното свойство на релативизма. Всичко ще става по-бавно, защото се променя самата скорост на протичане на времето.
Така се оказва, че светкавицата може да забавя времето, но само по отношение на собствената си референтна система по отношение на земята. Оказва се, че способностите на Бари Алън, известен още като Светкавицата, не противоречат на законите на физиката, което означава, че могат да бъдат съвсем реални.
Това е всичко за днес, можете да научите още повече за мистерията на времето, като прочетете източника.
Харесахте ли нашия сайт? Присъединете се или се абонирайте (известията за нови теми ще бъдат изпращани на вашата поща) за нашия канал в Mirtesen!