Привет. Сегодня я хочу попробовать рассказать вам простыми словами, мои дорогие друзья, о том, что вызывает много вопросов, и является одним из постулатов специальной теории относительности Эйнштейна: «замедление времени».
Для этого мы проведём мысленный эксперимент, в котором будут участвовать условные «релятивистские наблюдатели» - наш давний знакомый Василий Огурцов, и один из авторов и создателей проекта Лариса Дмитриевна.
Давайте предположим, что Василий и Лариса находятся в вакууме космоса, вдали от каких-либо других объектов, и что они движутся относительно друг друга с постоянной скоростью. Согласно теории относительности, бессмысленно спрашивать у наших героев, движется ли Лариса, а Василий находится в покое и спит, или наоборот. Они просто движутся относительно друг друга и всё.
Кстати, не забывайте одну вещь: в действительности многие системы отсчёта не являются инерциальными (они не движутся с постоянной скоростью и не находятся в состоянии покоя), поэтому в этом случае мы будем знать, кто из наших героев движется. Если, например, Василий начнёт ускоряться до тех пор, пока не достигнет определённой скорости относительно Ларисы, которая и не думала ускоряться, тогда понятно, что двигался Василий, поскольку именно он начал движение. Как бы он не отпирался при этом.
То есть незнание того, кто движется, а кто нет, работает только в том случае, если обе системы инерциальны.
Это понятно ведь? Поехали дальше.
А дальше, проводя наш мысленный эксперимент, мы попробуем продемонстрировать, как работают постулаты специальной теории относительности Эйнштейна, из чего неизбежно, как наступление весны, будет следовать, что Василий и Лариса будут измерять время в своих системах отсчёта по-разному.
Давайте представим, что у Василия есть очень интересные часы, которые работают следующим образом: они состоят из двух параллельных зеркал, разделённых определённым расстоянием. И что там, в этих часах, носится луч света, который бесконечно отражается от зеркала к зеркалу. Каждый раз, когда луч отражается от зеркала, часы отсчитывают один «тик». Вот как работают эти часы в системе отсчёта Василия:
Поскольку свет распространяется со скоростью 300 000 км/с, а расстояние между зеркалами фиксировано, все «тики» занимают одинаковое количество времени. Предположим, что луч света проходит расстояние между зеркалами за 1 секунду. Итак, тиканье часов будет повторяться каждую секунду.
А теперь давайте посмотрим, что наблюдает в своей системе отсчёта Лариса. Для неё Василий находится в движении. Предположим, Лариса пристально наблюдает за тем, что происходит с Василием, когда тот пролетает прямо перед ней, допустим, «слева направо». То, что видит Лариса, когда луч света отражается в зеркалах часов, отличается от того, что видит Василий. Потому что зеркала движутся. Лариса видит вот что:
Если Вы уже догадались, что я собираюсь сейчас сказать, поздравляю – Вы понимаете основы специальной теории относительности. Лариса видит, что луч света проходит большее расстояние, чем расстояние между зеркалами.
И этому есть только два объяснения: либо свет движется быстрее, либо его распространение занимает больше времени. Но свет, как мы все знаем, не может двигаться быстрее, поскольку он всегда движется со скоростью примерно 300 000 км/с. Так что получается, что лучу требуется больше времени, чтобы преодолеть расстояние от зеркала до зеркала.
А если лучу требуется больше времени, чтобы отразиться от зеркала к зеркалу, в системе отсчёта Ларисы часы Василия не «тикают» каждую секунду: они просто идут медленнее.
Но дело вовсе не в часах – они лишь измеряют время. Само время Василия, с точки зрения Ларисы, идёт медленнее: оно становится как бы «растянутым»!
На всю эту ситуацию можно посмотреть и по-другому: взаимодействия между частицами, из которых состоит Василий, происходят со скоростью света. Если время на часах идёт медленнее, потому что свету приходится преодолевать большее расстояние, то же самое происходит и со всеми другими взаимодействиями. То есть не только ход часов, но и все остальное происходит медленнее, включая жизнедеятельность Василия. Например, его сердцебиение.
Я надеюсь, что из вышеописанного легко понять, что чем быстрее движется одна система относительно другой, тем медленнее для неё течёт время, поскольку тем большее расстояние пройдёт луч внутри часов.
А теперь давайте рассмотрим крайний случай: если бы Василий двигался со скоростью света, то луч часов никогда не смог бы достичь другой стороны часов! Потому что она будет двигаться с той же скоростью, что и свет, поэтому «тика» никогда не произойдёт!
Если бы так случилось, Лариса с грустью увидела бы Василия как бы «замороженным» во времени: его горячее пролетарское сердце сопротивленца больше не билось бы, часы не отсчитывали бы ни одной секунды, и время для него как бы остановилось, если смотреть с точки зрения системы отсчёта Ларисы.
Именно это и происходит с фотонами, которые всегда двигаются со скоростью 300 000 км/с. С точки зрения нашей системы отсчёта они никогда не меняются. И не «стареют». Потому что время для них как бы и не течёт.
Я надеюсь, что сегодняшний материал был полезен для вас, мои дорогие друзья, и этот мир стал чуточку понятнее и светлее.
Всем добра.
Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543
Севетуем почитать!