منو
 کاربر Online
626 کاربر online
تاریخچه ی: اتساع زمان

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:1
سرعت باعث گذر کند زمان می‌‌شود، یعنی زمانی که ناظر ساکن اندازه می‌‌گیرد، طولانی‌تر از زمان اندازه گیری شده توسط ناظری خواهد بود که با سرعت از او دور می‌‌شود.

مقدمه

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 لخت باشند. بنابراین زمان ، کمیتی مطلق نبوده و به سرعت چارچوب مرجع بستگی دارد.



img/daneshnameh_up/1/1b/p039.jpg




محاسبه رابطه 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 رابطه 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 رابطه 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.

مباحث مرتبط با عنوان

اتساع زمان :
مطابق میکانیک نیوتنی ، زمان مطلق است ، یعنی زمان در تمام نقاط جهان و بدون وابستگی به شرایط حاکم بر محیط ، به طور یکنواخت جریان دارد .
اما انیشتین خلاف آن را معتقد است ، و در واقع اینجاست که نیوتون و انیشتین از هم جدا می شوند .
انیشتین برای اثبات گفته های خود در مورد عدم مطلق بودن زمان ، به اصل موضوعی دوم خود پناه می برد . برای اثبات فرضیه ی انیشتین ، دو لامپ فلاش در نقاط A و B داریم . فردی در میانه ی BA قرار می گیرد . ومشاهده می کند که دو فلاش A و B همزمان به او می رسد ، اما اگر فرد به نقطه A نزدیکتر باشد ، مشاهده می کند که نور گسیل شده از A زودتر از B به او می رسد ، اما اگر فرد به نقطه B نزدیکتر باشد ، مشاهده می کند که نور گسیل شده از B زودتر از A به او می رسد . پس این رویداد ها همزمان نیستند .
اکنون یکی از معروفترین پیامدهای این نظریه ، یعنی اتساع زمان ، را بررسی می کنیم .
منظور از اتساع زمان اینست که ، ساعت در چارچوب های لختی متحرک نسبت به چارچوب های لختی ساکن ، کند کار می کند .
برای روشن کردن بحث اتساع زمان , یک جفت ساعت کاملاً متشابه به هم را تهیه نموده ایم . در این ساعت ، دو آینه به طور موازی و به فاصله ی dاز یکدیگر قرار دارند . در یکی از آینه ها نقطه ای وجود دارد که از آن نوری گسیل می شود و آن نور پس از انعکاس از آینه دومی ، به همان نقطه تابش خود برمی گردد . این ساعت به گونه ای کار می کند که واحد زمان را معادل ، زمان رفت و برگشت نور بین دو آینه ، نشان می دهد . یعنی واحد زمانی که این ساعت نشان می دهد برابر t =2d/c است .
یکی از ساعت ها در چاچوب مرجع ساکن لختی قرار می دهیم ، و مشاهده می کنیم که واحد زمان محاسبه شده معادل t می باشد .
ساعت دیگر را در چارچوب متحرک لختی که با سرعت فوق العاده u حرکت می کند، قرار می دهیم . در این چارچوب مسیر رفت و برگشت نور ، بیشتر از 2d است . زیرا این ساعت با سرعت u در حال حرکت است . پس مکان این آینه پیوسته در حال تغییر است به همین دلیل نور در این مسیر رفت و برگشت خود ، یک مسیر شکسته ( به صورت 8 است ) طی می کند . پس واحد زمان در چارچوب متحرک لختی بزرگتر از واحد زمان در یک چارچوب ساکن لختی است . به همین دلیل ساعت ها در چارچوب متحرک لختی نسبت به چارچوب ساکن لختی کند کار می کنند .


تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 پنج شنبه 09 تیر 1384 [12:45 ]   5   حسین خادم      جاری 
 پنج شنبه 08 اردیبهشت 1384 [09:19 ]   4   حسین خادم      v  c  d  s 
 پنج شنبه 08 اردیبهشت 1384 [09:14 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 پنج شنبه 08 اردیبهشت 1384 [09:13 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 چهارشنبه 28 بهمن 1383 [12:46 ]   1   احمد شکیب      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..