Speciální teorie relativity 2
 x   TIP: Přetáhni ikonu na hlavní panel pro připnutí webu
Reklama

Speciální teorie relativity 2Speciální teorie relativity 2

 

Speciální teorie relativity 2

Google       Google       5. 4. 2007       23 425×

Minule jsme se zabývali základními principy speciální teorie relativity. Dnes postoupíme o kousek dále a povíme si o současnosti, pak začneme dilatací času.

Reklama
Reklama

Současnost

Současnost je podle klasické fyziky absolutní pojem, jestliže máme dvě inerciální soustavy K a K', jež se vůči sobě pohybují nebo jsou v klidu, pak dvě současné události v soustavě K' jsou současné i v soustavě K. Předešlé tvrzení asi nikoho nepřekvapí, vždyť souhlasí s našimi dennodenními zkušenostmi. Vlastě tehdejší fyzici hlavně formulovali zákony na základě pozorování. Jenže skutečnost, jak tomu často bývá, je zcela jiná: Současnost je relativní pojem. Je důležité si uvědomit, že rozdíly v pozorování obou pozorovatelů v soustavách K a K' jsou patrné teprve při rychlostech blížících se rychlosti světla. Abychom si ujasnili, o co vlastně jde, uveďme jeden příklad.

Představte si, že sedíte uprostřed vagónu jedoucího 200 000 km/s a před vámi bude ležet lampička, kterou zapnete. Jakmile projedete kolem vašeho kamaráda. Domluvíte se s ním, aby potvrdil nebo vyvrátil, zda světlo doletí zároveň na obě strany vagónu. Proveďme tedy tento pokus. Když projíždíte kolem kamaráda, zapnete lampičku a uvidíte, jak světlo z lampy dopadne zároveň na přední i zadní stranu vagónu. Ale co váš kamarád? Uvidí také to samé co vy? Vezmete mobilní telefon a zavoláte mu z vlaku. Ten vám sdělí, že světlo dopadlo napřed na zadní stěnu vagónu a teprve potom na jeho přední část. Pokus pro jistotu několikrát zopakujete, abyste měli jistotu, že jste nikde nepochybili, ale výsledek bude stále totožný. Teď si rozebereme, proč tomu tak je.

V minulém článku jste se dočetli, že se světlo šíří stálou rychlostí c pro všechny pozorovatele. Jestliže tedy sedíte ve vlaku a zapnete lampu, kterou máte před sebou, musí se od vás šířit světlo ve všech směrech stejnou rychlostí a musí urazit stejnou vzdálenost k oběma stěnám, takže uvidíte, jak světlo dopadá zároveň na přední a zadní stranu vagónu, ale toto platí jen pro vás, případně pro další cestující ve vlaku! Z pohledu vašeho kamaráda je situace trochu jiná. Světlo se pro něho také šíří rychlostí c. Z obrázku je patrné, jak se zadní strana vagónu pohybuje proti světlu vyzářeného lampou, ale naproti tomu přední stěna vagónu se vzdaluje od místa, kde lampa původně vyzářila světlo. Z toho vyplývá, že světlo musí z pohledu vašeho kamaráda dopadnout na zadní stěnu dříve než na přední stěnu vagónu. Platí:

Dvě nesoumístné události, jež jsou současné pro pozorovatele v soustavě K', nejsou současné pro pozorovatele v soustavě K.

Dilatace času

Princip stálé rychlosti světla v STR má kromě relativnosti současnosti další dalekosáhlé zásahy do našeho vnímaní času, tou je dilatace času. V překladu to znamená prodloužení času. Kdybyste se zeptali sira Newtona, zda totožné synchronizované hodiny umístěné na Zemi a druhé na vesmírné lodi budou ukazovat po návratu lodi z vesmírné výpravy stejný čas, bez váhání by odpověděl, že ano. S touto odpovědí by zcela určitě nesouhlasil Albert Einstein, který roku 1905 přišel se STR, v níž se mimo jiné zabývá dilatací času. Řekněme si tedy, o co vlastně jde. Mějme dvě dvojčata A a B, kterým je 20 let. Dvojče B se rozhodne letět na vesmírnou výpravu, která z jeho pohledu bude trvat 20 let. Tam i zpět letí konstantní rychlostí 99,99 % rychlosti světla. Po návratu na zem je dvojčeti B 40 roků, ale na Zemi uběhlo neuvěřitelných 1 414 let, tedy dvojče A je již dávno po smrti. Z toho vyplývá:

Čas v soustavě K', jenž se pohybuje vzhledem k soustavě K, plyne pomaleji než pozorovateli v soustavě K, která je vzhledem k němu v klidu.

Vztah pro dilataci času:

, kde ∆t je čas v klidové soustavě K, ∆t' je čas v soustavě K', jenž se pohybuje vzhledem soustavě K. Pro zájemce uvádím zdroj s informacemi o tom, jak se odvodil tento vzorec.

Teorie, která neodpovídá skutečnosti, upadne do zapomnění. Právě proto bylo provedeno několik pokusů, které dokazují, že se Einstein nemýlil. V roce 1971 byl ověřen vztah pro dilataci času. Byly porovnávány atomové hodiny, kdy jedny zůstaly na Zemi a druhé obletěly na palubě letadla Zemi. Hodiny, které se pohybovaly kolem Země, se zpozdily o 203 ns. Tímto byl ověřen vztah pro dilataci s 10% přesností.

Dalším velmi přesvědčivým experimentem na ověření dilatace času je závislost doby života mezonů na jejich rychlosti. Mezony jsou elementární částice s velmi krátkou dobou života pohybující se rychlostí 0,99 c. Střední doba života mezonu je 2,5·10−8 s v jeho klidové soustavě. Podle klasické fyziky by měl urazit přibližně 7,4 m. Jenomže nesmíme opomenout, že tuto dráhu urazí ve své soustavě. Ale vzhledem k laboratoři, kde se pokus provádí, urazí 53 m, protože střední doba života mezonu vzhledem k laboratoři nebude 2,5·10−8, nýbrž 17,7·10−8 s.

Na konec ještě uvedu jeden pěkný applet s dilatací času.

Příště si povíme o dalších důsledcích STR, jakými jsou kontrakce délek, skládání rychlostí, atd.

×Odeslání článku na tvůj Kindle

Zadej svůj Kindle e-mail a my ti pošleme článek na tvůj Kindle.
Musíš mít povolený příjem obsahu do svého Kindle z naší e-mailové adresy kindle@programujte.com.

E-mailová adresa (např. novak@kindle.com):

TIP: Pokud chceš dostávat naše články každé ráno do svého Kindle, koukni do sekce Články do Kindle.

Hlasování bylo ukončeno    
0 hlasů
Google
Autor programuje v C++, Visual Basic. Zajímá se o kvantovou fyziku, robotiku a vědu vůbec.

Nové články

Obrázek ke článku Dovozci baterií mění logistiku, letadlo nahrazuje námořní doprava

Dovozci baterií mění logistiku, letadlo nahrazuje námořní doprava

Dovozci baterií do mobilů či notebooků upouštějí od letecké přepravy zboží. V letošním roce plánují dovézt až 80 % produktů lodí. Přitom před 5 lety byla většina baterií do mobilních přístrojů dovezených do České republiky přepravována letadlem. Za proměnou způsobu transportu akumulátorů stojí zpřísnění pravidel pro leteckou přepravu, která přinášejí vyšší náklady i náročnou agendu.

Reklama
Reklama
Obrázek ke článku JIC otevírá největší digitální dílnu pro veřejnost v České republice

JIC otevírá největší digitální dílnu pro veřejnost v České republice

JIC otevírá první nonstop veřejně dostupnou digitální dílnu světového formátu s vybavením za 3 miliony korun. Dílnu může využívat po registraci kdokoliv. V  prostorách vzniknou prototypy produktů místních startupů, projekty kutilů a studentů i umělecká díla. Cílem dílny je zpřístupnit veřejnosti drahé přístroje a přitáhnout více podnikavých lidí k technickým oborům.

Obrázek ke článku Nový IT hráč na českém trhu

Nový IT hráč na českém trhu

V roce 2015 otevřela v Praze na Pankráci v budově City Tower své kanceláře společnost EPAM Systems (NYSE:EPAM), jejíž centrála se nachází v USA. Společnost byla založená v roce 1993 a od té doby prošla velkým vývojem a stále roste.

loadingtransparent (function() { var po = document.createElement('script'); po.type = 'text/javascript'; po.async = true; po.src = 'https://apis.google.com/js/plusone.js'; var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(po, s); })();
Hostujeme u Českého hostingu       ISSN 1801-1586       ⇡ Nahoru Webtea.cz logo © 20032017 Programujte.com
Zasadilo a pěstuje Webtea.cz, šéfredaktor Lukáš Churý