اتساع زمان

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

اتساع زمان یکی از مفاهیم فیزیکی مربوط به نظریه نسبیت خاص آلبرت انشتین هست.

انواع اتساع زمان[ویرایش]

در این نظریه ۲ نمونه از اتساع زمان بررسی شده است. در نسبیت خاص٬ ساعت های که به نسبت به یک فرد مشاهده کننده اندازه گیری می شوند به کندی کار می کنند. برای نمونه اگر دو جسم داشته باشیم که یکی از آن ها جسم ۱است و دیگری جسم ۲ و جسم اول با سرعت بیشتری نسبت به جسم دوم حرکت می کند در این حالت گفته می شود که زمان برای جسم اول به طور محسوسی کند می شود.چنانچه این توسط ساعت اندازه گیری شود عقربه های ساعت در حالت اول به کندی کار می کنند. درنسبیت خاص ساعت برای جسمی کند کار می کند که نزدیک نیروی گرانشی قوی مانند یک سیاره قرار گرفته است.

اتساع زمان به دلیل سرعت نسبی[ویرایش]

فرمول برای محاسبه اتساع زمان در نسبیت خاص به شرح ذیل است:

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

که

 \Delta t \, بازه زمانی برای فرد مشاهده کننده(مانند تیک تیک های روی ساعت) زمان مناسب
 \Delta t' \,بازه زمانی برای شخصی که حرکت می کنند( نسبت به شخص مشاهده گر) با سرعت v
 v \,سرعت نسبی میان مشاهده گر و ساعت متحرک
 c \,سرعت نور.

این می تواند به شکل زیر نیز نوشته شود:

 \Delta t' = \gamma  \Delta t \,
 \gamma= \frac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}} \, فاکتور لورنز.

به طور کلی می توان گفت زمان بیشتری توسط ساعت اندازه گیری می شود در حالت سکون در مقایسه با زمان اندازه گیری شده برای ساعت متحرک زمانی که هر دوی ساعت ها در حالت سکون قرار دارند زمان اندازه گیری شده برای هر دو یکسان خواهد بود این را می توان با ریاضیات به شکل زیر اثبات کرد.

 v=0.99c \,
 \Delta t=1year
 \Delta t'=? \,

با جای گذاری : \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1-v^2/c^2}} \,

 \Delta t'=\frac{1}{\sqrt{1-(.99c)^{2}/c^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{(.99)^{2}(c)^{2}}{c^{2}}}}=\frac{1}{\sqrt{1-(.99)^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{1-0.9801}}=\frac{1}{\sqrt{0.0199}}=7.08881205years

پس می توان نتیجه گرفت که اگر ۱سال( از نظر شخص در فضا) گذشته شده باشد این معادل با ۷ سال زمان گذشته در زمین است. در زندگی عادی، جایی که با سرعتی بسیار اندک نسبت به سرعت نور حرکت می شود نمی توان اتساع زمان را مشاهده کرد اما در سرعت های بالا( نزدیک به سرعت نور) پدیده اتساع زمان را می شود یافت. با این وجود یکی از کاربرد های این پدیده در ساعت ماهواره های GPS است که آن ها را دقیق می کند. بدون اطلاع از اتساع زمان GPS بی ارزش بود.