Dylatacja czasu – zjawisko różnic w pomiarze czasu dokonywanym równolegle w dwóch różnych układach odniesienia, z których jeden przemieszcza się względem drugiego. Pomiar dotyczy czasu trwania tego samego zjawiska. Zjawisko było przewidziane w szczególnej teorii względności Alberta Einsteina i następnie potwierdzone doświadczalnie.
Zjawisko dylatacji czasu jest sprzeczne z klasycznym postrzeganiem czasu leżącym u podstaw teorii względności Galileusza, która określała transformację odległości i niezmienność czasu przed przyjęciem szczególnej teorii względności.
Ogólna teoria względności opisuje natomiast zjawisko grawitacyjnej dylatacji czasu w pobliżu dużej masy. Tempo upływu czasu w układzie inercjalnym jest stałe, zaś spowolnienie czasu na powierzchni planet o małych masach, rotujących ze stałą prędkością niemierzalne. Przy wielkich, skoncentrowanych masach i prędkościach zbliżonych do prędkości światła w próżni, dylatacja czasu jest natomiast duża.
W ogólnej teorii względności dylatacja czasu tłumaczy wielkość siły grawitacji, przyjmując, że jest efektem zakrzywienia czasoprzestrzeni wokół masy.
Wielkość dylatacji Dylatacja związana z prędkością (kinetyczna) right W szczególnej teorii względności czasy przebiegu tego samego zjawiska dla różnych obserwatorów są powiązane zależnością:
gdzie: – czas trwania zjawiska zarejestrowany przez obserwatora spoczywającego względem zjawiska, – czas trwania tego samego zjawiska zachodzącego w układzie odniesienia pierwszego obserwatora rejestrowany przez obserwatora poruszającego się względem pierwszego z prędkością – czynnik Lorentza, – względna prędkość obserwatorów, – prędkość światła w próżni. Prędkośćjako % prędkościświatła w próżni Współczynnikdylatacji Różnica wupływie czasuw %01011,000050,005101,0050,5501,1515701,4040902,29129953,20220997,0860899,998158,1115711
Oznacza to, że gdy ogląda się kogoś lecącego rakietą z prędkością bliską prędkości światła w próżni, to wydarzenia we wnętrzu rakiety zachodzą bardzo wolno (dla obserwatora z Ziemi) – czas płynie w jej wnętrzu wolniej. Osoba lecąca rakietą dokonałaby identycznych obserwacji, patrząc na obserwatora na Ziemi.
Dylatacja dla ruchu jednostajnie przyspieszonego Droga przebyta po czasie przy prędkości początkowej i stałym przyspieszeniu to:
Prędkość chwilowa to:
Czas który minął w spoczywającym układzie odniesienia:
gdy przyspieszany obiekt znajduje się w miejscu
Czas mierzony w przyspieszanym obiekcie względem czasu układu odniesienia
Dylatacja grawitacyjna Spowolnienie szybkości biegnięcia czasu, jako funkcja odległości (r) od środka masy (m), zapadłej poniżej promienia Schwarzschilda (rsch), w spoczynku, wyraża się przez wzór:
gdzie: – promień Schwarzschilda – stała grawitacji Newtona (6,67·10−11 m³/kgs²), – prędkość światła w próżni (3·108 m/s).
Grawitacyjna dylatacja czasu jako szczególny przypadek zawiera kinetyczną dylatację czasu, mimo że ta druga zachodzi także w płaskiej czasoprzestrzeni. W ogólności czas może spowalniać jak i przyspieszać wraz ze wzrostem grawitacji (mierzonej np. skalarem Kretschmanna), nawet w czasoprzestrzeni Schwarzschilda. We wszechświecie statycznym Einsteina natomiast czasoprzestrzeń jest zakrzywiona, ale nie występuje dylatacja czasu pomiędzy nieporuszającymi się względem siebie obserwatorami.
Znaczenie w technologii Zjawiska związane z dylatacją czasu stają się istotne w przypadku niektórych technologii, np. elektroniki, nanotechnologii lub techniki satelitarnej. Zmiany związane z dylatacją czasu musiały zostać uwzględnione między innymi w systemach nawigacji satelitarnej, np. w amerykańskim systemie GPSSources of Errors in GPS..
Dylatacja czasu w fantastyce naukowej
Ponieważ dylatacja czasu umożliwia podróżowanie w czasie w przyszłość, zjawisko to stało się popularnym tematem w literaturze i filmach science fiction.
Zobacz też absolutny czas i przestrzeń dylatacja
Przypisy
Bibliografia
Linki zewnętrzne Fizyka jest prosta. Dylatacja czasu, kanał IFJ PAN na YouTube, 31 maja 2023 [dostęp 2023-05-31].
Kategoria:Czas Kategoria:Teoria względności