Tyngdepunktudvidelse: Det Fantastiske Fænomen Med Buet Rumtid - Alternativ Visning

Indholdsfortegnelse:

Tyngdepunktudvidelse: Det Fantastiske Fænomen Med Buet Rumtid - Alternativ Visning
Tyngdepunktudvidelse: Det Fantastiske Fænomen Med Buet Rumtid - Alternativ Visning

Video: Tyngdepunktudvidelse: Det Fantastiske Fænomen Med Buet Rumtid - Alternativ Visning

Video: Tyngdepunktudvidelse: Det Fantastiske Fænomen Med Buet Rumtid - Alternativ Visning
Video: Einstein och rumtiden, del 1: Den speciella relativitetsteorin 2024, Marts
Anonim

Albert Einstein er en af de mest berømte fysikere i det 20. århundrede. Ud over fantastiske teorier, der beskriver den store skala med utrolig nøjagtighed, afslørede han imidlertid et underligt fænomen: jo stærkere tyngdekraften er, desto langsommere går tiden.

Einstein kaldte sin første teori, der er kendt for hele verden, den specielle relativitetsteori. Det var specielt, fordi det handlede om konstante hastigheder. For at forene den med den virkelige verden, hvor objekter konstant accelererer og decelererer, var han nødt til at undersøge implikationerne af sin teori, når det gjaldt acceleration. Dette forsøg på at generalisere og tage højde for alle de generelle fænomener førte til opdagelsen af forholdet mellem tid og tyngdekraft. Einstein kaldte sin nye teori General Relativity.

Newton troede, at tidsstrømmen er som en pil. Det bevæger sig støt kun i en retning - fremad. Einstein foreslog, at tidsændringer i omvendt forhold til hastighed. Og på grund af dens fluiditet, som rummet, fortjente det sin egen måling. Derudover argumenterede Einstein for, at rum og tid er en enkelt helhed - et fleksibelt firedimensionelt stof, som alle begivenheder i universet finder sted på. Det er, hvad han kaldte det - rummet-stoffet. Da fysikeren offentliggjorde sit arbejde med alle dets konklusioner, blev hun mødt med vantro.

I henhold til General Relativity strækker materien sig og trækker sammen stoffet i rumtid. Det viser sig, at objekter ikke tiltrækkes til Jordens centrum på en eller anden mystisk måde, men snarere tværtimod skubbes af det buede rum omkring dem. Som en skråning accelererer rumtids krumning nedadgående objekter, selvom hastigheden for denne acceleration ikke altid er den samme. Tyngdekraften øges, når du nærmer dig jordoverfladen, hvor krumningen er mere intens.

Universets historie på tidens pil
Universets historie på tidens pil

Universets historie på tidens pil.

Hvis tyngdekraften øges, når den bevæger sig ned, falder genstanden frit til punkt B på overfladen hurtigere end til punkt A i en højere højde. I henhold til den særlige relativitetsteori, bør tiden for et frit faldende objekt i punkt B gå langsommere i forhold til objektet i punkt A på grund af det faktum, at objektets hastighed i punkt B er højere.

Hvad er klokken

Salgsfremmende video:

Hvad er tiden korrekt? Einstein postulerede, at der ikke er nogen absolut tid. Tiden er relativ afhængig af det kræftsystem, den udsættes for. Dette kaldes formelt en referenceramme. Den tid, der går inden for dit system kaldes din egen tid. Hvis bevægelseslovene skal være de samme for alle observatører, uanset deres bevægelse, skal tiden bremse. Det vil sige, at jo hurtigere du bevæger dig, jo langsommere tikker dit ur i forhold til andre ure. Dette er nøjagtigt, hvad heltinden Anne Hathaway sagde til karakteren Matthew McConaughey i Interstellar efter nedstigningen til en fjern planet: "En time på denne planet er lig med syv jordår."

Så er det at observere nedsat tid en begrænsning af vores primitive neurologiske makeup, eller er tiden virkelig langsommere? Og hvad betyder tidsudvidelse egentlig? I sidste ende bringer dette os til spørgsmålet: hvad er tiden? Dette er ikke kun et spørgsmål, som filosofistuderende stiller hinanden over et glas øl. Tidskonceptet har forundret naturfilosoffer og fysikere siden umindelig tid.

Tidens vigtigste funktion er at holde styr på kronologien over begivenheder. Indtil de sidste 400 år har mennesker dog bestemt tiden ud fra antagelsen om, at stjerner bevæger sig rundt om Jorden, og ikke omvendt. Uanset hvad, alt fungerede rimeligt godt - fordi dagene og årstiderne gentages forudsigeligt, og når du har noget, der gentages forudsigeligt, så er der en mekanisme til at holde styr på tiden.

Galileo brugte den rekursive karakter af en sådan mekanisme til at beregne bevægelse. Beskrivelsen af bevægelsen ville være umulig uden nogen tidsbetegnelse. Men denne gang har aldrig været absolut. Selv når Newton formulerede sine bevægelseslove, brugte han begrebet tid, hvor to par ure ure ticker synkront ikke med absolut, uafhængig tid, men med hinanden. Synkronisering er grunden til, at menneskeheden har bygget et så sofistikeret og nøjagtigt atomur.

Tidskonceptet er bygget på samtidig eller afgørende sammenfald mellem to begivenheder - som ankomst af et tog og urets hånds unikke sammenfald i det øjeblik. Einsteins teori siger, at dette skal påvirkes af bevægelse. Hvis de to observatører på platformen og toget ikke kan blive enige om, hvad der er på samme tid, kan de ikke blive enige om, hvordan selve tiden flyder.

Bevægelse forvrænger tiden

For at forstå effekten af bevægelse på forudsigelighed skal du overveje en simpel timingmekanisme. Forestil dig et tidssporingsapparat, der består af en foton, der springer mellem to spejle med en endelig afstand fra hinanden. Lad et sekund gå i løbet af fotonens reflektionsperiode. Nu vil vi placere to sådanne anordninger på punkterne A og B over jordoverfladen og direkte på den (som i eksemplet beskrevet ovenfor) og se, hvordan de tæller tiden, hvor en frit faldende genstand fejer forbi dem. Til gengæld måler dette objekt sin egen tid ved hjælp af det samme ur. Hvad vil de vise?

At se reflektionen af en foton mellem to bevægelige spejle er som at se en tennisbold hoppe på et bevægende tog. Selv hvis bolden hopper vinkelret på nogen på toget, beskriver den trekanter til en stationær observatør udenfor.

Et eksperiment med et faldende ur
Et eksperiment med et faldende ur

Et eksperiment med et faldende ur.

Når apparatet bevæger sig fremad, ser det ud til, at fotonen, ligesom en kugle, bevæger sig i en større afstand efter at have været reflekteret. Det viser sig, at et resultat af vores eksperiment er forvrænget! Desuden, jo hurtigere apparatet bevæger sig, jo mere tid tager det for fotonen at reflektere, hvilket forlænger varigheden af et sekund. Derfor viser det sig, at tidens gang ved punkt B er langsommere end ved punkt A (husk: på grund af tyngdekraften falder objektet ved punkt B hurtigere end ved punkt A).

Naturligvis er denne forskel ubetydelig. Forskellen mellem tiden målt ved ure på bjergtoppene og på jordoverfladen er kun et par nanosekunder. Ikke desto mindre var Einsteins opdagelse et rigtig gennembrud. Tyngdekraften forstyrrer virkelig tidens gang, hvilket betyder, at jo mere massiv et objekt, jo langsommere tid flyder nær det. Nogle fysikere reserverer endda, at alle objekter i universet ser ud til at føle det og forsøger at falde, hvor tiden går langsommere, fra steder, hvor tiden går hurtigere.

Jordens gravitationsfelt og GPS-satellit
Jordens gravitationsfelt og GPS-satellit

Jordens gravitationsfelt og GPS-satellit.

Ben yngre end hovedet

I dag er tyngdepunktudvidelse ikke kun et velkendt fænomen fra området teoretisk fysik, men også et praktisk værktøj. Takket være opdagelsen af Einstein og hans ligninger har vi en sådan vidunderlig ting som GPS-navigation, som ikke kunne fungere så nøjagtigt, hvis der ikke blev taget hensyn til forskellen mellem tidsforløbet på jordoverfladen og tidsforløbet i bane nær jord. Tvangsudvidelse hjælper også teoretiske fysikere og astrofysikere med at opbygge nøjagtige teorier om, hvad der sker i dybe rum nær objekter, som vi ikke fysisk kan komme tæt på (for eksempel sorte huller og neutronstjerner). Og ja, i betragtning af dette fænomen viser det sig, at dine ben - omend uendeligt ubetydeligt - er yngre end dit hoved.

Vladimir Guillen