Zaman Uzaması: Işık Saati Düşünce Deneyi

1 · Tahmin Et

Bir 'ışık saati' iki ayna arasında bir ışık darbesi göndererek her gidiş-dönüşte bir kez tik tak yapar. Eğer saatin tamamı size göre yüksek bir hızla hareket ediyorsa, onun daha yavaş, daha hızlı veya dinlenme halindeki aynı saatle aynı hızda işlediğini mi gözlemlersiniz?

• Daha yavaş - Hareket eden bir saatin ışık atımının (gözlemcinin çerçevesinden) daha uzun bir çapraz yol kat etmesi gerekir, bu nedenle her tıklama daha uzun sürer.
• Daha hızlı — hareket saati hızlandırır.
• Aynı orandadır, çünkü ışık saatin hareketinden bağımsız olarak her zaman c hızında hareket eder.

2 · Kurulum

1. Işık saati genişletme ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Saatin tıklama başına uygun zamanı 1 µs olarak sabitlenmiştir.
2. Lorentz faktörünü ve genişletilmiş zamanlı okumaları etkinleştirin.
3. Her deneme için saatin hızını (ışık hızının bir kısmı olarak, β = v/c) ayarlayın ve gözlemlenen genişlemiş zamanı kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Üç deneyiniz için genişlemiş zaman Δt'yi (y ekseni) β'ya (x ekseni) göre çizin. Eğri önce yavaşça, sonra dik bir şekilde mi yükseliyor?

4 · Analiz et

1. Bir deneme için, γ = 1 /√(1 − β²),'yi, ardından 1 µs uygun zamanını kullanarak Δt = γ·Δt_proper'yi hesaplayın. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
2. γ'nin neden düşük hızlarda 1'ye yakın kaldığını (neredeyse hiç genişleme) ancak β 1'ye yaklaştıkça keskin bir şekilde yükseldiğini açıklayın - light-clock'nin çapraz yolu ancak saatin hızı ışık hızının önemli bir kesri haline geldiğinde önemli ölçüde uzar.

5 · Uzat

1. Hareket eden saatle seyahat eden birinin bakış açısına göre, kendi saati normal görünüyor ve bunun yerine Dünya'daki saat yavaş çalışıyor gibi görünüyor. Göreceli hareket halindeki iki gözlemci arasında zaman genişlemesinin neden simetrik göründüğünü ve bunun neden bir çelişki olmadığını açıklayın (hangi gözlemcinin referans çerçevelerini gerçekten değiştirdiğine göre çözülür).
2. GPS uyduları, özel görelilikle ilgili zaman genişlemesinin (artı yükseklikte daha zayıf yerçekiminden kaynaklanan bir genel görelilikle ilgili etkisi) sistemin tasarımında düzeltilmiş olan ölçülebilir saat sapmasına neden olacak kadar hızlı hareket eder. Bu küçük etkiyi göz ardı etmek neden sonunda anlamlı GPS konumlandırma hatalarına neden olsun ki?

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön