Я не сторонник СТО. Для меня время и пространство – это независимые друг от друга понятия, которые человечество ввело в науку, чтобы ориентироваться в окружающем мире и уметь передавать друг другу информацию о том, что и когда вокруг них происходит. Но я с детства люблю кино и фотографию, поэтому немного пофантазировал.
Поговорим о космических кораблях, уносящихся от Земли со скоростью, соизмеримой со скоростью света. Для любителей систем отсчета скажу, что наблюдатель Н1 сидит на Земле и считает себя неподвижным, а космонавт – это наблюдатель Н2, который знает, что он летит от Земли. Для гуманистов добавлю, что потом мы вернем героя-космонавта на Землю и дадим ему возможность состариться вместе с Н1.
На корабле установлена кинокамера, которая очень часто, например 100 раз в секунду, фотографирует жизнь космонавта и процессы, происходящие в рубке управления. Каждый кадр упаковывается в отдельный пакет информации, который посылается на Землю. Оставим инженерам способы кодирования и декодирования кадра, скажем только что эффекты Доплера и другие в системе передаче учтены, так что каждый кадр разворачивается для земного наблюдателя Н1 в точную копию отснятого на корабле, как видит это космонавт Н2.
Пусть интервал съемки между кадрами будет kt, соответственно частота кадров станет kh = 1/kt. Скорость передачи каждого кадра в точности равна скорости света C, а вот расстояние для передачи каждого кадра увеличивается. Если ракета летит с постоянной скоростью V и точно по прямой, соединяющей наблюдателей, то время запаздывания следующего кадра будет
dltT = V * kt / C
Соответственно для наблюдателя Н1 интервал между кадрами при воспроизведении процессов на ракете будет
zt = kt + dltT
Ну и частота воспроизведения тоже будет
zh = 1 / zt = 1 / (kt + dltT)
Я специально выбрал частоту съемки kh заведомо большей, чем может заметить наш глаз (100 кадров в секунду), потому что воспроизведение со скоростью 90 кадров в секунду будет восприниматься как замедление времени на корабле. В моем детстве это называлось «ускоренная съемка», сейчас гордо именуется «спецэффект». То есть наблюдатель Н1 видит «реальное» замедление процессов на космическом корабле, удаляющимся от нас со скоростью 1/10 от скорости света.
Со звуками, раздающимися на корабле, можно поступить точно также, только сигнал с микрофона надо сканировать с частотой 40 кГц и посылать на Землю каждый скан, тогда воспроизведение будет «строить» первообразную с частотой дискретизации 36 кГц, и наблюдатель Н1 услышит «реальное» понижение тона звуковых сигналов. В целом будет складываться точная картина замедления времени в удаляющемся от Н1 корабле с наблюдателем Н2, ведь и маятники на экране воспроизведения будут тоже качаться медленнее. Можно снимать каждую миллисекунду медицинские показания состояния здоровья космонавта и отправлять эти показания в адрес Н1, на Земле эти показания покажут замедление процессов, происходящих в организме.
А что будет, если корабль наберет скорость близкую к скорости света или даже больше? Да ничего особенного, просто земной наблюдатель станет получать каждый кадр настолько оторванный от предыдущего, что вряд ли сможет определить скорость времени у Н2. Для наблюдателя Н1 время на корабле остановится и он сообразит, наконец, что не время у Н2 замедлялось, а система передачи информации добавляла интервалы времени между кадрами.
Если корабль в полете будет менять скорость или двигаться не по прямой и расстояние от Н1 до Н2 будет меняться неравномерно, Н1 будет видеть то более замедленные процессы (при увеличении скорости удаления ракеты), то менее замедленные (при снижении скорости удаления). Мало того, если Н2 надумает возвращаться на Землю, то Н1 будет наблюдать ускорение процессов, происходящих вокруг Н2. Ведь теперь каждый последующий кадр будет приходить через интервал времени, меньший, чем интервал съемки kt.
zt2 = kt - dltT
Теперь система передачи информации сокращает интервалы времени между кадрами. Очень интересен случай, когда корабль достигнет скорости света. Сам корабль и все отправленные кадры придут на Землю одновременно, что будет равносильно бесконечной скорости времени на корабле.
Совсем «невозможный» случай с превышением скорости света. Здесь предыдущий сигнал должен прийти позже следующего, то есть для земного наблюдателя время на корабле должно пойти вспять. Однако, при достижении кораблем скорости света, сам корабль и все ранее отправленные кадры достигнут Земли одновременно, так что космонавт Н2 пролетит мимо места высадки и опять будет удаляться от наблюдателя Н1. Не желает время быть отрицательным, даже в этом случае.
Спасибо, что дочитали сказку о замедлении времени до конца.