اتساع زمان

ASaLi_Nh8ay · 19/5/20

یکی از جنبه‌های بارز نظریه انیشتین که در آن سرعت نور مقداری ثابت و مستقل از حرکت نسبی چارچوبهای مرجع فرض می‌‌شود، نسبی بودن زمان است. به بیان دیگر ، زمانی که شخصی می‌‌گوید من هر روز راس ساعت دوازده شب می‌‌خوابم، منظورش این است که دو رویداد خوابیدن او و قرارگرفتن عقربه ساعت روی عدد دوازده بطور همزمان روی می‌‌دهند، اما مسئله اصلی این است که این دو رویداد که در یک چارچوب همزمان هستند، در چارچوب دیگری که نسبت به چارچوب اول در حال حرکت است، همزمان به نظر نمی‌‌آیند، هر چند هر دو چارچوب لـ*ـخت باشند. بنابراین زمان ، کمیتی مطلق نبوده و به سرعت چارچوب مرجع بستگی دارد.

محاسبه رابـ*ـطه اتساع زمانی

فرض کنید چارچوب

با سرعت ثابت a نسبت به چارچوب S در امتداد محور x در حال حرکت است. ناظر واقع در مبدا چارچوب

که با

نشان می‌‌دهیم، نوری را که از چشمه‌ای به آینه‌ای که بالای سر اوست، می‌‌تاباند. فاصله آینه از شخص برابر d است و مدت زمان لازم برای رفت و برگشت نور برابر 'Δt است و لذا چون نور حرکت رفت و برگشت انجام می‌‌دهد، لذا طول مسیر برابر 2d است. فاصله زمانی مذکور برابر Δt'=2d/C خواهد بود که C سرعت نور است.

اما زمان لازم برای رفت و برگشت مذکور در چارچوب S ، وقتی اندازه گیری می‌‌شود، مقدار دیگری را بدست می‌‌دهد که آن را با Δt مشخص می‌‌کنیم. در این مدت چشمه نسبت به S مسافت uΔt را طی کرده است و طول مسیر رفت و بر گشت برابر 2d نبوده، بلکه برابر 2l است و لذا خواهیم داشت:

از طرف دیگر بر اساس اصول نسبیت خاص باید سرعت نور برای هر دو ناظر یکسان باشد. بنابراین بعد از کمی ‌محاسبات ریاضی می‌‌توانیم رابـ*ـطه بین Δt و 'Δt را به صورت زیر بیان کنیم:

نتایج اتساع زمانی

برای دو رویداد (در مورد مثال فوق گسیل و بازگشت نور به ناظر O) که در یک نقطه از فضا واقع در چارچوب

به فاصله 'Δt رخ داده‌اند، t∆ فاصله زمانی این دو رویداد در S را می‌‌توان از رابـ*ـطه فوق حساب کرد. چون مخرج کسر کوچکتر از یک است (سرعت نور بالاترین سرعت است) لذا t∆ همواره بزرگتر از 'Δt خواهد بود. لذا اگر ناظر در S آهنگ کارکرد ساعتی ساکن در

را نیز اندازه بگیرد، آهنگ کارکرد این ساعت از نظر ناظر S از آهنگ کارکردی که برای آن در

مشاهده می‌‌شود، کندتر خواهد بود. این اثر را اتساع زمانی می‌‌گویند. بنابراین ملاحظه می‌‌شود که دو رویدادی که در یک چارچوب همزمان هستند، در چارچوب دیگر همزمان نیستند.
آیا اتساع زمان در زندگی روزمره قابل مشاهده است؟

اتساع زمان را در زندگی روزمره نمی‌‌توان احساس کرد، چون سرعتهایی که ما با آنها سر و کار داریم، به مراتب کمتر از سرعت انتشار نور هستند. به عنوان مثال ، در مورد هواپیمایی که با سرعت 270 متر بر ثانیه در حال پرواز است، نسبت

عددی بسیار کوچک و برابر

خواهد بود و لذا به راحتی مشاهده می‌‌شود که در چنین سرعتهایی مسئله اتساع زمان کاملا منتفی است. چون برای مشاهده اتساع زمانی در این مورد به یک ساعت اتمی ‌با دقتی در حدود 13-^10 نیاز داریم. البته لازم به ذکر است که با قرار دادن ساعتهای اتمی ‌‌در هواپیماهای جت این نتایج اثبات شده است و فقط در حد تئوری و نظریه نیست و از نظر تجربی نیز به تائید رسیده است.

دانشمندان با تحقیق در مورد تاثیر اتساع زمان بر طول عمر افراد متوجه شده اند که افراد ورزشکار (حتی آنهایی که فقط پیاده روی می‌‌کنند) حدود کسر بسیار کوچکی از ثانیه بیشتر از سایر افراد عمر می‌‌کنند و کوچکی این کسر به دلیل سرعت کمی (نسبت به سرعت نور) است که آنها نسبت به دیگران دارند. پس اگر انسان بتواند با سرعتهایی نزدیک سرعت نور حرکت کند، سالیان سال عمر می‌‌کند و جوان می‌‌ماند، البته از نظر ناظر ساکن.

انجمن رمان 98
انجمن رمان 98 | برترین انجمن رمان نویسی
رمان 98