Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 11 dotazů obsahujících »dilatace«
2) Relativisticky zkrácená silnice
08. 05. 2007
Dotaz: Pokud se budu pohybovat třeba rychlostí 1km/s, tak přejedu silnici dlouhou 1km
za 1s. Pokud bych ale jel rychlostí mnohem větší a tím pádem bych vnímal silnici
kratší, přejel bych jí za menší čas, než mou původní rychlostí 1km/s. Nebo se to
vše relativisticky vyruší a čas potřebný na cestu si nezkrátím? (Miroslav Strob)
Odpověď: Při rychlostech blízkých rychlosti světla je třeba začít rozlišovat, odkud to celé pozorujeme. Z pohledu superautomobilu, který se řítí obrovskou rychlostí po silnici, zpozorujeme dilataci délky - silnici tedy naměříme kratší, než jak bychom ji naměřili, kdybychom se vůči ní nepohybovali. Zvládneme tedy projet daný úsek silnice opravdu rychleji (jinými slovy za kratší čas).
Trochu jinak tatáž situace vypadá z pohledu člověka sedícího u silnice (který se vůči silnici nepohybuje). Pro něj bude silnice pořád stejně dlouhá a superautomobil ji podle jeho měření projede v původním (delším) časovém úseku. Zároveň ale naměří, že hodiny v superautě jdou nějak pomaleji (tzv. dilatace času - díky tomu naměří řidič v superautě kratší časový interval).
Nyní je třeba upozornit, že ani jeden (ani řidič superauta ani sedící člověk) nikde neudělali žádnou chybu a oba pohledy jsou správné. Jejich rozdílnost je daná tím, že jsou vztaženy k různým, vůči sobě se pohybujícím soustavám.
Nezvyklé chování přírody při vysokých rychlostech vede k mnoha zdánlivým paradoxům, o nichž si můžete přečíst například na:
Dotaz: Chtěl bych vysvětlit podrobněji diletaci času zapříčiněnou odlišnou gravitací,
chápu proč a jak to je, ale má to nějaký vliv na stárnutí nebo jde čistě jen o
čas. Dalo by se toho nějak využít? Například ošidit smrt? Děkuji za odpověď... (Martin Svoboda)
Odpověď: Gravitační dilatace času je jev, kdy v poli se silnějším gravitačním polem (přesněji v místě s vyšším gravitačním potenciálem) je tok času zpomalen oproti okolnímu světu, kde je gravitační potenciál nižší. V praxi to znamená, že pozorovatel vně silného gravitačního pole bude pozorovat zpomalení všech dějů uvnitř oblasti se silným gravitačním polem a naopak pozorovatel uvnitř této oblasti bude pozorovat, že všechny děje vně jsou zrychlené. Ani jeden z pozorovatelů však nebude pozorovat zpomalení či zrychlení vlastního času - ten pro ně bude stálůe stejný a jevy v jejich okolí se budou odehrávat stále stejně rychle. Každý si tedy ve své soustavě užije přibližně stejně, jen ten vzdálenější svět okolo bude z jeho pohledu stárnout různě rychle.
Nějaké rozumné využití mne moc nenapadá. Pomineme-li destrukční účinky mohutné gravitační síly v silném gravitačním poli, které praktické využití v podstatě znemožňují, můžete teoreticky strčit rycheji se kazící potraviny do silného gravitačního pole a když je později vydáte, nebudou ještě tak zkažené. Kdybych si do oblasti silného gravitačního pole vlezl sám, v domnění, že si víc užiju, protože budu pomaleji stárnout, asi bych byl zklamán - bude totiž zpomaleno (z pohledu pozorovatele zvenku) nejenom moje stárnutí, ale také moje prožívání, můj tep, moje myšlení, zažívání... já na sobě ale nic neobvyklého pozorovat nebudu a budu stárnout zcela obvyklou "rychlostí". Možná se jen budu trochu podivovat, že svět vně silného gravitačního pole, v němž se nacházím, stárne rychleji než jsem zvyklý. Jediné, k čemu by se tedy dala gravitační dilatace času využít (kdyby mě nerozdrtily účinky silné gravitační síly), je doprava do budoucnosti - když budu stárnout pomaleji nebo rychleji než okolní svět, posouvám se vlastně v čase vůči tomuto světu. Zde je ale potřeba upozornit, že takto by nebylo možné cestovat do minulosti, vždy pouze a jen do budoucnosti.
Dotaz: Měl bych dotaz ohledně kontrakce délek a dilatace času. Rád bych věděl podle
jakého vzorečku se spočítá dilatace času v gravitačním poli. Jedná se mě o
výpočet změna času v nižině a např. v horách. S tím asi souvisí i kontrakce
délek a změna hmotnosti. Je to tak? Znám vzorečky ve vysokých rychlostech, ale v
gravitacnim zrychleni ne. Dale me napadlo, ze kdyz budu merit cas cloveka na
zemi a cloveka na obezne draze, tak zakonite cloveku na zemi plyne cas pomaleji,
protoze na nej pusobi vetsi gravitacni zrychleni. Ale kdyby clovek v rakete
zazehl motory a zvolil vhodnou rychlost, tak by se zmeny vykompenzovaly? Je to
tak? Dekuji za odpoved Napiste mi prosim odpoved na muj e-mail. (Rene Hlouzek)
Odpověď: Pro slabá gravitační pole lze použít přibližný vztah dτ = dt·(1+φ/c2), kde φ značí gravitační potenciál. Pokud se objekt nepohybuje, ke kontrakci délek ani změně hmnotnosti v důsledku přítomnosti gravitačního pole nedochází.
V případě pozorovatele na Zemi a na oběžné dráze skutečně bude pozorovatel na Zemi stárnout pomaleji. Kdyby pozorovatel na oběžné dráze zažehl motory a obíhal Zemi dostatečnou rychlostí, bude na něj působit značná odtředivá (setrvačná) síla, která (v důsledku principu ekvivalence) bude způsobovat kvalitativně stejné jevy jako přítomnost v gravitačním poli (pozorovatel na obíhající Zemi se nepohybuje přímočaře, proto nevystačíme se vzorečky speciální teorie relativity a musíme tedy i zde použít obecnou teorii relativity).
Dotaz: Rád bych věděl jestli může černá díra zpomalovat nebo jinak narušovat čas. (Martin Taichl)
Odpověď: Ano. Podle Einsteinovy obecené teorie relativity dochází vlivem nehomogenit v intenzitě gravitačního pole k tzv. gravitační dilataci času - v místech s vyšší intenzitou gravitačního pole pak plyne čas pomaleji. Černá díra je typicky velmi hmotné a kompaktní těleso, v jejím okolí by proto gravitační dilatace času měla nastávat.
Ke gravitační dilataci času dochází i na povrchu Země. Jelikož je zde však gravitační pole skoro homogenní (v přízemí je gravitační pole jen velmi nepatrně silnější než o pár pater výše), je relativní zpomelení času pouze 10-16 na jeden metr výškového rozdílu.
Dotaz: Teorie relativity říká že na rychle pohybujících se objektech dochází ke změně
času. Dokonce jsem někde četl o pokusu s atomovými hodinami na palubě letadla,
které se údajně skutečně "rozešly" o pár pikosekund s časem pozemským... Rád
bych přednesl jednu logickou úvahu - představme si raketu, která bude vypouštět
každou jednu vteřinu (podle hodin na raketě) jeden světelný signál směrem k
pozorovateli, tedy k nám na zem. Raketa se bude pohybovat směrem od nás, pak
zastaví a zase přiletí na stejné místo, odkud vystartovala. Teorie relativity
říká, že na palubních hodinách rakety bude jiný čas. Je logické, že při pohybu od nás budou intervaly mezi signály delší a při pohybu k nám kratší. To si dokážu představit (Doplerův efekt) a na tom nevidím nic relativistického, ale pokud má dojít k posunu času, logicky bychom pak museli přijmout i jiný celkový počet signálů, než raketa vyslala. A právě to si vysvětlit nedokážu. Poradíte mi? (Ondřej Hasman)
Odpověď: Počet signálů vyslaných raketou bude opravdu v každé soustavě stejný a
pokud budeme všechny signály schopni na Zemi přijmout, zjistíme skutečně
počet sekund, které uplynuly na hodinách na raketě. Počet přijatých
signálů ovšem nemusí odpovídat počtu sekund uplynulých na Zemi. Zkreslení
dané vzdalovaním a následným přibližováním rakety zde nehraje roli –
pozorováno ze Země, intervaly mezi vysláním signalu budou při pozorování
ze Země skutečně delší než jedna sekunda, tento jev se nazývá dilatace
času.
