תופעת התרחבות הזמן

אפקט יחסותי שגורם להפרש זמנים
(הופנה מהדף התארכות זמן)
יש לשכתב ערך זה. הסיבה לכך היא: תרגום מכונה ואי דיוק מדעי.
אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.

בתורת היחסות, התרחבות הזמן היא השינוי בהבדל בזמן שחלף בין שני מאורעות נפרדים הנעים במקביל אחד לשני, בין אם בגלל ההבדל במיקום היחסי לשדה הכבידה או בהבדלי מהירות התנועה.

תופעת התרחבות הזמן מסבירה מדוע שני שעונים זהים מדווחים על זמן שונה לאחר שהואצו במהירויות שונות. לדוגמה: אסטרונאוטים ששוהים בתחנת החלל הבינלאומית מזדקנים במעט לאט יותר מאשר אילו היו שוהים על כדור הארץ.

ככל שהמערכת (לדוגמה, חללית) תנוע מהר יותר, כך ינוע הזמן לאט יותר בעיני המתבונן, אף על פי שבעיני הטייס של החללית הזמן ממשיך להתקדם בהתמדה.

ניתן להראות את תופעת התרחבות אם מסנכרנים שני שעונים אטומיים מדויקים מאוד, ולוקחים אחד מהם לטיסה על מטוס מהיר, בעוד השני נשאר על הקרקע. השעון המוטס יהיה איטי יותר בזמן הטיסה, ולכן לאחר חזרתו של המטוס הוא יציג שעה מוקדמת יותר מהשעה שיציג השעון שנשאר על הקרקע.

היסטוריהעריכה

ב-1905 הראה אלברט איינשטיין כי התרחבות זמן נוגע לאופי זמן עצמו, לאחר מכן הרמן מינקובסקי (1907) הציג את המושג הנכון של הזמן ועוד הבהיר את המשמעות של התרחבות זמן.

מהירות התרחבות הזמןעריכה

ההבדל בין תנועת הזמן בשעונים בעת התרחבות זמן נגרמת כיוון שמהירות ה"טיקים" שונה בין השעון שנע לבין זה שלא.

ככל שגוף יזוז מהר יותר כך גם התרחבות הזמן תגדל.

תאורטית, התרחבות זמן מאפשרת לנוסעים ברכב שנע במהירות להתקדם הלאה אל העתיד ולהתקדם זמן קצר משלהם.

עבור מהירות גבוהה מספיק ההשפעה של התרחבות זמן יכולה להיות משמעותית.

לדוגמה יכול להיות שנסיעה במשך שנה יכולה להתאים לעשר שנים על כדור הארץ.

הסבר ומשוואותעריכה

שעון פשוט בנוי משתי מראות A ו-B, שביניהן יש קרן אור אשר מקפצת מ-A ל-B . ההפרדה בין המראות מסומנת ב- , והשעון מתקדם ("מתקתק") בכל פעם שקרן האור מגיעה למראה A.

כאשר השעון במנוחה, האור עובר דרך באורך  , ומכיוון שמהירותו היא מהירות האור, זמן המעבר הוא:

 

מתוך הסתכלות של עצם נע במהירות v שדד ביחס לשעון שלא דופק האור נראה כנע במסלול ארוך יותר כלומר השעון הנע ביחס שלאחד שלא נמצא בתנועה נראה שפועל לאט יותר יישום פשוט של משפט פיתגורס מוביל חיזוי ידוע של תורת היחסות הפרטית הזמן הכולל עבור דופק אור כדי לעקוב אחר נתיבו ניתן על ידי:

 

אורך מחצית הדרך יכול להיות מחושב כפונקציה של כמויות ידועות, דהיינו:

 

ובעזרת שתי המשוואות הקודמות מתקבל:

 

אשר מבטא את העובדה שפרק זמן בשעון t' יותר ארוך מאשר פרק הזמן בשעון t במסגרת השעון עצמו.

תופעות שנגרמות מהתרחבות הזמןעריכה

פרדוקס התאומים: אחת התופעות הידועות המכונה פרדוקס התאומים יכולה להיגרם מתוצאה של התרחבות זמן. נניח שאחד משני תאומים עם שעון יוצא עולה על חללית ועף אל החלל. לאחר זמן מסוים הם חוזרים ובהתאם לאפקט התרחבות הזמן, הזמן שחלף על השעון של התאום שטס לחלל יהיה קטן יותר מזה של התאום שנשאר כצופה. כלומר, התאום שטס הזדקן פחות מאשר התאום שנשאר כצופה.

ראו גםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה