اتساع زمان

[moein_13 528]

در این پست مفهوم کش امدن زمان را بررسی میكنیم . در این مطلب سعی بر آن شده كه فرمول های پیچیده حذف شوند و مطلب قابل درك و ملموس گردد.

فرض كنید بتوان درخشش نوری را كه مثل توپ جهنده بین كف اتاقی و سقف آن ، بین دو آینه موازی در رفت و آمد است ، به گونه ای مشاهده كرد . اگر فاصله ی آینه ها ثابت باشد ، این دستگاه یك ساعت نوری تشكیل میدهد . زیرا رفت و برگشت های درخش در بازه های زمانی مساوی صورت میگیرد . فرض كنید این ساعت نوری درون سفینه ی فضایی شفاف و سریعی باشد . ناظری كه همراه سفینه حركت و ساعت نوری را مشاهد میكند ، درخشی می بیند كه بین دو آینه مستقیما بالا و پایین می رود . درست مثل اینكه سفینه ساكن باشد.این ناظر متوجه هیچ اثر غیر عادی ای نمی شود .توجه كنید چون ناظر همراه سفینه حركت می كند ، هیچ حركت نسبی بین ناظر و ساعت نوری وجود ندارد ؛ میگوییم ناظر و ساعت یك چارچوب مرجع در فضازمان دارند.

حال فرض كنید روی زمین ایستاده ایم و سفینه با سرعت زیاد _مثلا ، با سرعت نور_مثل برق از بالای سرمان بگذرد.اكنون اوضاع در چارچوب مرجع ما متفاوت خواهد بود،چون مسیر نور را به صورت حركت ساده به بالا و پایین نخوایم دید . چون درخش هنگام حركت عمودی بین دو آینه به صورت افقی هم حركت میكند ، مشاهده میكینم كه درخش مسیری قطری را دنبال می كند . توجه داشته باشید كه از چار چوب مرجع زمینی ما ، درخش نور مسافتی بین دو آینه را طی می كند كه از مسافت در چارچوب مرجع ناظری كه همراه سفینه حركت می كند بسیار طولانی تر است . چون سرعت نور در تمام چارچوب های مرجع یكی است (اصل موضوع اینشتین) ، حركت درخش بین دو آینه در چارچوب مرجع ما (زمینی) باید مدتی بیشتر از چارچوب مرجع ناظر همراه سفینه طول بكشد . این از تعریف اندازه سرعت ، یعنی فاصله تقسیم بر زمان ، بدست می آید . فاصله قطری طولانی تر باید بر بازه زمانی به همان نسبت طولانی تر تقسیم سود تا مقدار ثابتی برای اندازه سرعت نور بدست آید.این كش آمدن نور را اتساع زمان می نامند.

در این مثال ساعت نوری در نظر گرفته شد اما این موضوع برای تمام ساعت ها صدق میكند . همه ی ساعت ها هنگام حركت كندتر از حالت سكون كار می كنند . اتساع زمان به مكانیك ساعت ها مربوط نیست ، بلكه به سرشت زمان مربوط می شود.

اتساع زمان در موارد بی شمار در شتاب دهنده ها تایید شده است . طول عمر ذره های پرتوزای سریع با افزایش سرعت آنها زیاد می شود ، و مقدار این افزایش درست به اندازه ای است كه معادله ی اینشتین پیش بینی می كند.

حركت های نه چندان سریع هم اتساع زمان را تایید كرده اند . در سال 1971 ، برای آزمودن نظریه ی اینشتین با ساعت های ماكروسكوپی ، چهار ساعت اتمی باریكه سزیمی را در پرواز های عادی جت های تجارتی به دور دنیا ،دوبار،یكبار به طرف شرق و بار دیگر به طرف غرب،به پرواز درآودند . این ساعت ها پس از سفر رفت و برگشت خود زمان های متفاوتی را نشان می دادند. این اختلاف زمان های مشاهده شده نسبت به مقیاس زمان اتمی رصدخانه ی نیروی دریایی ایالات متحده ، یك میلیاردم ثانیه و با پیش بینی اینشتین سازگار بود . اكنون ، با ساعت های اتمی كه به عنوان بخشی از دستگاه موقعیت یاب جهانی در مدار زمین قرار دارند ، برای بهره گیری از سیگنال های ساعت ها ، برای تعیین مكان های دقیق روی زمین، تصحیح اثر اتساع زمان ضروری است.

این موضوع تنها از این رو به نظرمان عجیب می آید كه در تجربه ی عادی خود با اندازه گیری هایی سرو كار نداریم كه مربوط به سرعت های نسبیتی یا اندازه گیری های از نوع ساعت اتمی در سرعت های معمولی باشد . نظریه نسبیت با عقل سلیم جور در نمی آید ! اما به نظر اینشتین، عقل سلیم لایه ای از پیش داوری هاست كه پیش از هجده سالگی در ذهنمان شكل می گیرد . اگر جوانی خود را صرف آن كرده بودیم كه با سفینه های سریع به این طرف و آن طرف عالم برویم، احتمالا با نتیجه ی نسبیت كنار می آمدیم.

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام