Wydłużenie czasu a skrócenie długości
Skrócenie długości i dylatacja czasu to dwa ważne efekty teorii względności. Efekty te są niezwykle cenne przy opisywaniu niektórych z najbardziej skomplikowanych, jakie napotykamy. W tym artykule postaram się wyjaśnić, czym są skrócenie długości i dylatacja czasu oraz jaka jest między nimi różnica.
Co to jest skrócenie długości?
Skrócenie długości to pojęcie omawiane w ramach teorii względności. Można to wyjaśnić za pomocą specjalnej teorii względności dla ułatwienia zrozumienia. Aby zrozumieć skrócenie długości i dylatację czasu, uczniowie muszą posiadać podstawową wiedzę z zakresu szczególnej teorii względności. Specjalna teoria względności zajmuje się tylko układami inercjalnymi. Chociaż nie możemy nawet w najmniejszym stopniu zrozumieć szczególnej teorii względności w kilku linijkach wyjaśnień, istnieją pewne przydatne pojęcia, które mogą być pomocne w opisaniu skrócenia długości i dylatacji czasu. Podstawą szczególnej teorii względności jest to, że żadne obiekty poruszające się w układach inercjalnych nie mogą mieć prędkości względnej większej niż prędkość światła. Wyraz γ, który jest równy pierwiastkowi kwadratowemu z 1/ (1-V2/C2), dąży do nieskończoności, gdy V dąży do C i dąży do 1, gdy V jest bardzo małe w porównaniu z C. Jest to bardzo ważny termin w szczególnej teorii względności. Skrócenie długości wynika z równań transformacji Lorentza. Właściwa długość obiektu to długość zmierzona w kadrze, która pozostaje w stosunku do obiektu. Niewłaściwa długość to długość mierzona od ramy, po której obiekt porusza się z prędkością względną V. W szczególnej teorii względności niewłaściwa długość jest zawsze mniejsza lub równa długości prawidłowej. Zależność między tymi dwoma wyraża niewłaściwa długość=właściwa długość /γ. Gdy prędkość względna jest nieistotna w porównaniu z prędkością światła, γ dąży do 1, a długość właściwa i niewłaściwa stają się takie same.
Co to jest dylatacja czasu?
Właściwy czas jest definiowany jako czas mierzony przez obserwatora, który nie porusza się względem zdarzenia. Czas niewłaściwy to czas mierzony przez obserwatora poruszającego się z prędkością względną V od lub do zdarzenia. Korzystając z równań transformacji Lorentza, można pokazać, że czas mierzony w klatce zdarzenia jest zawsze mniejszy lub równy czasowi mierzonemu przez ruchomą klatkę. Tym samym właściwy czas jest mniejszy lub równy niewłaściwemu czasowi. Zależność między właściwym czasem a niewłaściwym czasem określa niewłaściwy przedział czasu=γwłaściwy przedział czasu. Ponieważ γ dąży do 1, gdy prędkość jest pomijalna w stosunku do C, zależność przechodzi w zależność klasyczną.
Jaka jest różnica między dylatacją czasu a skróceniem długości?
• Dylatacja czasu to wydłużenie czasu mierzonego od ruchomej klatki, ale skrócenie długości jest skróceniem długości.
• Termin γ łączy się liniowo ze wzorem czasu, ale odwrotnie ze wzorem długości.
