Beste svaret
Hvordan forstår jeg begrepet riktig lengde i spesiell relativitet?
Nettopp begynt å lese om dette fra læreboka. Objektets hvileramme? Betyr det en referanseramme som beveger seg med objektet?
Du har det ganske mye på nesen.
Det er teknisk ingen privilegerte rammer i spesiell relativitet, men i praksis er det to rammer som er veldig viktige, og nesten alle beregninger gjøres i den ene eller den andre av dem.
- The Hvileramme Hvilerammen er rammen der systemets massesenter hviler. Hvis systemet er et enkelt objekt som beveger seg i samme hastighet, er det rammen som beveger seg sammen med objektet. I denne rammen definerer vi alle de ramme avhengige størrelsene til deres riktige verdier, siden dette er verdiene objektet selv vil måle. Dette inkluderer masse, lengde, halveringstid, periode, bølgelengde og alt annet du forbinder med et objekt selv.
- Lab -rammen Labrammen er observasjonsrammen – det vil si rammen du står i og ser på objektet. Det er viktig fordi hvis du ikke er objektet, vil målingene dine være annerledes enn det objektet selv ville få.
Et eksempel.
La oss si at du har et romskip med en masse på 500 kg, som en selvdestruerende sekvens er startet på, satt til å gå av i 40 sekunder. Du måler romskipet for å reise til 90\% av lysets hastighet, og for å ha en lengde på 4m.
I dette problemet er massen (virkelig, massenergi 500c ^ 2 J) og tidtakeren er gitt som riktige verdier, fordi de er det du vil måle hvis du selv beveger deg inne i romskipet. Lengden er den observerte verdien, og for å få riktig verdi, må du konvertere til rammene til romskipet. Det er ganske enkelt; siden hastigheten er 0,95c, har vi
\ gamma = \ sqrt {\ frac {1} {1 – 0.95 ^ 2}} = 3.202
Og så er riktig lengde \ gamma L \_ {\ rm observert}, som er 12,808 meter.
Svar
Før vi visualiserer riktig tid vi burde forstå hva tiden er. Den klassiske tiden til Newton, Galelio flyter uavhengig. Uavhengig i den forstand at det er uavhengig av gjenstander og hendelser. I følge Newton skjer hendelser som fødsel, vekst, død osv. I bakgrunnen av uavhengig flytende tid. Ingen kan stoppe eller endre det. For eksempel er dette året 2017. Det startet fra Kristi fødsel som referanse. Vi er vant til å representere ulike historiske hendelser på jorden og himmelske begivenheter som nymåne, formørkelse, ankomst av komet osv. I henhold til denne referansetiden enten som A.D eller B.C. Denne klassiske tiden til Newton kalles også koordinatid. Denne tiden er ytterligere delt inn, og vi bruker klokker for å måle dem i form av timer, minutter og sekunder. Alle er fine og perfekt kjent fordi vi trodde og praktiserte den klassiske tiden. Derfor betyr tid at det er klassisk tid for oss eller til Einstein kom inn i bildet.
Spesiell relativitetsteori (1905) erklærte at tiden ikke er uavhengig av hendelser eller rom. Tiden er forbundet med rom og uadskillelig fra verdensrommet. For å være mer presis er tiden forbundet med bevegelsen til objekter. Når tiden er forbundet med bevegelse, er den kjent som riktig tid , og den skiller seg fra klassisk tid , som er uavhengig av bevegelse.
Nå, hvis et objekt er i ro, for eksempel anta at Jorden er i ro, og hvis to klokker av samme merke er plassert på jorden og begge er satt til (synkronisert) 12.00 timer. Etter 10 år ville begge klokkene vise samme tid. Tiden er koblet til bevegelse, men jorden beveger seg ikke. Derfor er tiden for 10 år gått på jorden både klassisk tid og riktig tid for mannen som ser på klokkene på jorden . I dette tilfellet er det ingen forskjell mellom klassisk tid og riktig tid. Men hvis en av de synkroniserte klokkene sendes av et romfartøy med 90\% lyshastighet i 10 år, reduseres klokken i romfartøyet til den enkle formelen for Spesiell relativitetsteori som gitt nedenfor.
Tiden målt av klokken på jorden er riktig tid for jorden (denne riktige tiden forstås av oss klassisk newtonske tid).Og tiden klokken viser i romkjøretøyet er riktig tid for mannen i rommet. Hvis mannen i ro på jorden ser på klokka i kjøretøyet i bevegelse, finner han at romklokken går tregere sammenlignet med klokken. Hvis mannen på romkjøretøyet observerer klokken på jorden, finner han at jordklokken går raskere sammenlignet med klokken. Begge ser og tror at klokken deres er normal, men den andre klokken blir funnet å være treg eller rask. De relaterer klokken til annen klokke og dermed relativitet. Ingen har rett eller galt så lenge kjøretøyet fortsetter å bevege seg i jevn hastighet. Men bare når mannen som beveger seg i rommet med 90\% av lysets hastighet, bestemte seg for å komme tilbake og møte mannen etter 4,35 år i henhold til klokken, mannen på jorden (anta som hans tvillingbror) han finner ham 5,65 år eldre enn ham (10–4,35 år). Hans 4,35 år er lik jordbrorens 10 år. Hvis han møter ham etter 10 år, ville hans bror på jorden være 22,98 år som beskrevet ovenfor.
Kommer tilbake til å forstå riktig tid, riktig tid for mennesket på jorden er tiden målt av ham mellom to hendelser av klokken på jorden. Han var i ro. Han målte brorens avgangstid og møtte ham igjen på jorden som 10 år. Derfor er hans rette tid 10 år. Tvillingbroren hans som reiste en viss tid i rommet og kom tilbake for å møte tvillingen sin på jorden. Han måler de samme to begivenhetene, avgangen til verdensrommet og hans retur for å møte broren sin, med klokken han tok med seg i verdensrommet. Denne tiden er 4,35 år. Det er riktig tid.
Fra eksemplet ovenfor defineres en riktig tid som tiden målt av en persons respektive klokke. Det er ikke nødvendig å se på andre. Også riktig klokkeslett avhenger av hastigheten den kjører på. Tiden er forbundet og betinget av bevegelse. Dette er den enkle måten å visualisere riktig tid på.
Men den tekniske definisjonen av riktig tid er noe sånt som dette: a riktig tid er tiden målt mellom to hendelser av en persons respektive klokke langs verdenslinjen. Nå er det viktig å forstå hva verdenslinjen er.
Ideen om verdenslinjen ble gitt i 1908 av Einsteins lærer Hermann Minkowski. For å forklare den spesielle relativitetsteorien i grafisk form produserte Minkowski et diagram som kombinerer rom og tid, kalt space-time diagram. Siden tid er en integrert del av rommet i henhold til relativitet, kombinerte Minkowski ganske enkelt de tre koordinatene (x, y, z) av rommet og en tidskoordinat (t). Denne kombinasjonen av tre romdimensjoner og en tidsdimensjon kalles romtid manifold . Videre ville det være vanskelig å representere fire koordinater i to dimensjoner, han undertrykte de to koordinatene i rommet og beholdt bare en koordinat og en tidskoordinat. Det forenklede todimensjonale romtid -diagrammet som representerer en koordinat som rom (x-akse) og den andre koordinat som tid (y-akse) er gitt nedenfor. I henhold til relativitet må et objekt nødvendigvis bevege seg i rom-tid-manifolden. Banen spores av et objekt, fysikk sier det som et punkt, i rom-tid-diagram kalles verdenslinje. Merk at et objekt kan være i ro på jorden. I så fall beveger de tre romkoordinatene seg ikke, men tiden beveger seg. Derfor må også et hvilende objekt bevege seg langs tidskoordinaten. Derfor har et objekt på hvile også verdenslinje. La oss nå se på rom-tid-diagrammet nedenfor.
I rom-tid-diagrammet:
- verdenslinjen til den hvilende mannen på jorden er vertikal linje. Dette er fordi selv om han er i ro, klokken fortsatt går. Han har tid. Tiden beveger seg i y-aksen. Klokken hans måler tiden bare langs den grønne vertikale linjen. For ham skjer hendelsene bare langs den grønne linjen. Den grønne linjen er hans verdenslinje. Tiden som måles mellom de to begivenhetene ved hjelp av klokken langs verdenslinjen vil være riktig tid for ham. I vårt eksempel er riktig tid fra ham 10 år. Arrangementene er, brorens avgang på punkt 0 og møte ham på punkt B langs den vertikale grønne linjen.
- Tilsvarende tvillingbroren hans som drar ut i rommet på punktet 0, hvis han ikke hadde til hensikt å møte sin bror og også reise kl. jevn hastighet hans verdenslinje vil den rette røde linjen mot punktet C. Hendelsene skjer for ham langs den røde linjen, hans verdenslinje. Tiden målt mellom hendelser langs denne linjen er hans riktig tid.
3. Men i vårt eksempel bestemte tvillingbroren som våget seg ut i rommet å komme tilbake og møte sin bror på jorden i punkt B. Hans verdenslinje er den buede røde linjen. Hans riktig tid er 4,35 år i henhold til spørsmålet forklart ovenfor.
Merk: hvis et punkt er i hvile eller i uniform bevegelse, verdenslinjen er rett. Hvis punktet (objekt) akselererer blir verdenslinjen buet. Vår sak, romfartsbroren kommer tilbake for å møte sin tvilling på jorden og akselererer derfor, derfor er den røde verdenslinjen buet.
Thiruman Archunan
(17.10.2017)