Гравитация и время
На модерации
Отложенный
Альберт Эйнштейн — один из самых известных физиков XX века. Однако, помимо удивительных теорий, невероятно точно описывающих крупномасштабный мир, он выявил один любопытный феномен: чем сильнее гравитация, тем медленнее идет время.
Свою первую известную на весь мир теорию Эйнштейн назвал Специальной теорией относительности. Она была специальной, так как имела дело с постоянными скоростями. Чтобы примирить ее с реальным миром, в котором объекты постоянно ускоряются и замедляются, ему было необходимо исследовать последствия своей теории, когда речь заходила об ускорении. Эта попытка обобщить и учесть все общие феномены привела к открытию отношения между временем и гравитацией. Эйнштейн назвал свою новую теорию Общей теорией относительности.
Ньютон считал, что поток времени похож на стрелу. Оно непоколебимо движется только в одну сторону — вперед. Эйнштейн предположил, что время изменяется обратно пропорционально скорости. И благодаря своей текучести, подобно пространству, оно «заслуживало» собственного измерения. Более того, Эйнштейн утверждал, что пространство и время представляют собой единое целое — гибкую четырехмерную ткань, на которой происходят все события Вселенной. Он так и назвал это — ткань пространства-времени. Когда физик опубликовал свою работу со всеми ее выводами, ее встретили с недоверием.
Согласно Общей теории относительности, вещество растягивает и сжимает ткань пространства-времени. Получается, что объекты не притягиваются к центру Земли каким-то таинственным образом, а скорее, наоборот, подталкиваются искривленным пространством вокруг себя. Подобно склону, искривление пространства-времени ускоряет объекты, движущиеся вниз, хотя степень этого ускорения не всегда одинакова. Сила гравитации возрастает с приближением к поверхности Земли, где искривление интенсивнее.
История Вселенной на стреле времени / © NASA/GSFC
Если сила гравитации возрастает при движении вниз, объект свободно упадет в точку Б на поверхности быстрее, чем в точку А на большей высоте. Согласно Специальной теории относительности, время для свободно падающего объекта в точке Б должно идти медленнее относительно объекта в точке А из-за того, что скорость объекта в точке Б выше.
Что такое время
Какое время верное? Эйнштейн постулировал, что абсолютного времени нет. Время относительно в зависимости от системы сил, которым оно подвергается. Формально это называется системой отсчета. Время, протекающее в рамках вашей системы, называется собственным временем. Если законы движения должны быть одинаковыми для всех наблюдателей, независимо от их движения, то время должно замедляться. То есть чем быстрее вы движетесь, тем медленнее ваши часы тикают относительно других часов. Именно об этом героиня Энн Хэтэуэй говорила персонажу Мэтью МакКонахи в «Интерстелларе» после спуска на далекую планету: «Один час на этой планете равен семи земным годам».
Итак, является ли наблюдение замедленного времени ограничением нашего примитивного неврологического строения или же время действительно замедляется? И что вообще означает замедление времени? В итоге это приводит нас к вопросу: что есть время? Это не просто вопрос, который задают друг другу студенты философского факультета за бокалом пива. Понятие времени озадачивало натурфилософов и физиков с незапамятных времен.
Главная функция времени — отслеживание хронологии событий. Однако вплоть до последних 400 лет люди определяли время, основываясь на предположении, что звезды движутся вокруг Земли, а не наоборот. Несмотря на это, все работало до определенной степени приемлемо — из-за того, что дни и времена года предсказуемо повторялись, а когда у вас есть что-то предсказуемо повторяющееся, то есть и механизм для отслеживания времени.
Галилео использовал рекурсивную природу такого механизма для вычисления движения.
Описание движения было бы невозможным без какого-либо обозначения времени. Но это время никогда не было абсолютным. Даже когда Ньютон формулировал свои законы движения, он использовал понятие времени, в котором две пары часов тикают синхронно не с абсолютным, независимым временем, а друг с другом. Синхронизация — причина, по которой человечество соорудило такие сложные и точные атомные часы.
Понятие времени построено на одновременности или решающем совпадении двух событий — вроде прибытия поезда и уникального совпадения стрелок часов в этот момент. Теория Эйнштейна утверждает, что на это должно влиять движение. Если два наблюдателя на платформе и поезд не могут прийти к единому мнению о том, что одновременно, они не могут прийти к согласию о том, как течет само время.
Движение искажает время
Чтобы понять влияние движения на предсказуемость, рассмотрим простейший механизм для отсчета времени. Представьте себе аппарат для отслеживания времени, состоящий из фотона, который отражается между двумя зеркалами, расположенными на конечном расстоянии друг от друга. Пусть за период отражения фотона проходит одна секунда. Теперь расположим два таких аппарата в точках А и Б над поверхностью Земли и прямо на ней (как в примере, описанном выше) и посмотрим, как они отсчитывают время, когда мимо них проносится свободно падающий объект. В свою очередь, этот объект измеряет собственное время при помощи таких же часов. Что они покажут?
Наблюдение отражения фотона между двумя движущимися зеркалами похоже на наблюдение теннисного мяча, прыгающего по движущемуся поезду. Даже если мяч отскакивает перпендикулярно для кого-то в поезде, для неподвижного наблюдателя снаружи он описывает треугольники.
Эксперимент с падающими часами / © Science ABC
При движении аппарата вперед кажется, что фотон, подобно мячу, преодолевает большее расстояние после отражения. Получается, один результат нашего эксперимента искажен! Более того, чем быстрее движется аппарат, тем больше фотону нужно времени для отражения, тем самым растягивается и длительность секунды. Именно поэтому ход времени в точке Б оказывается медленнее, чем в точке А (вспомним: из-за гравитации объект падает в точке Б быстрее, чем в точке А).
Конечно, эта разница ничтожна. Разница между временем, измеренным часами на вершинах гор и на поверхности Земли, — всего несколько наносекунд. Тем не менее открытие Эйнштейна стало настоящим прорывом. Гравитация действительно мешает ходу времени, а значит, чем массивнее объект, тем медленнее время течет вблизи него. Некоторые физики даже делают оговорку о том, что все объекты во Вселенной будто чувствуют это и стараются падать туда, где время идет медленнее, из мест, где время идет быстрее.
Гравитационное поле Земли и GPS-спутник / © NASA
Ноги моложе головы
Сегодня гравитационное замедление времени не только известный феномен из области теоретической физики, но и практический инструмент. Благодаря открытию Эйнштейна и его уравнениям, у нас есть такая замечательная вещь, как GPS-навигация, которая не смогла бы работать так точно, если бы не была учтена разница между ходом времени на поверхности Земли и ходом времени на околоземной орбите. Гравитационное замедление времени также помогает физикам-теоретикам и астрофизикам строить точные теории о том, что происходит в далеком космосе вблизи объектов, к которым мы пока не можем подобраться физически (например, черные дыры и нейтронные звезды). И да, учитывая этот феномен, получается, что ваши ноги — пусть и бесконечно незначительно — младше вашей головы.
Комментарии
это не понятие а единица измерения промежутков между событиями
Время, же(астрономическоне например) - величина физическая. имеет обозначение переменной как "t".
Оно вычисляемо само, и участвует в различных формулах. Хотя бы вспомните школьное, из пукта А в пункт Б, про поезд..., или про время наполнения бассейна, трубой сечением Х.
Другое дело - время субьективное.
Вспомните ту же школу, какое бесконечное было лето, до самого первого сентября так и не верилось, что оно конечно. А как тянулась зима в ожидании лета? У-у-у...
А щас - год пролетел как пуля, только свистнуло... Лето было? Да действительно, было, вроде недавно снег сошел, а уже следующий Новый год...
- Плевал я на твой закон гравитации.
Псиса
Если бы не было никаких изменений во всём окружающем, то и во времени не было бы никакого смысла. Что год пройди, а что тысяча, какая разница.!
Так что я бы не стал особо разбрасываться если не хотите жить в статичном мире.
И это условность работает, если всё течёт и изменяется, а не наоборот. Если чё...
Кстати, а чё.??
пс
"чё" это на случай если коммент далеко уползёт, у меня автоматика уже не показывает на какой комментарий ответ.
Дополняю.
Может быть и "не наоборот", но это надо показать. Время хоть и не видно простым глазом (а пространство Вы полагаете видно, да?), но его удаётся измерить и измерить с высокой точностью, и измерить не менее точно чем пространство и оно, время то есть, не менее стабильно чем пространство.
И не менее реально чем мезон например, встречается во всяком случае чаще.
Так что эксперименты показывают наличие времени или покажите что это не так.
Продвинутые люди в инете даже время не понимают, а все больше пишут - Доброваго вам времени суток -;)
Нет показать три кило времени как три кило хамону.
Кстати првяжитесь к нему пусть приведёт заодно и пример наличия пространства – он наверное не заметил, что с тех пор как дальнодействие отменили, пространства тоже не существует.
Да и нет его, времени, мы же договорились что нет.
И пространства нет...
Или всё-таки есть?
Пространства вы не видите, но вы в этом пространстве обЪективно находитесь. Простираетесь в нём, если хотите, поэтому вопрос о его наличии не стоит - это данность вашего присутствия в нём.
А время? Его тоже не видно, но что такого происходит во времени, что оно вам нужно.?
А на второй вопрос постараюсь ответить полнее.
Кстати в "данности", если уж пользоваться этим якобы инструментом (это просто уловка, сертифицированная, узаконенная уловка) время присутствует гораздо выразительные чем пространство.
Поясню.
Я ниже написал любителю хамона, но повторю для Вас – когда отказались от идеи дальнодействия, отказались и от идеи пространства. Оно стало ненужным. Прямо не отвергли, но существование ненужного рассматривает не физика, а схоластика и здесь наверное необязательно даже и вспоминать эту дисциплину.
И для того чтобы " простереться" пространство тоже в том числе не нужно – простирания это набор ощущений, а значит взаимодействий, а значит близкодействия и пространство для этого будет только мешать.
Даст разрыв функции и тем испортит удовольствие.
Сильно испортит.
Временем я ничего измерять не собираюсь. Оно меня вообще не интересует.
Идёт и идёт себе. Независимо от меня.
Некоторые называют это "объективно существует".
Время и создаёт эту динамику.
Двигатель можно сказать.
А если вычислять положение планет или падение яблока на голову, то связь очевидна - и гравитация и время входят в формулу ускорения.
Я, простите, что-то подзапутался в ваших рассуждениях. Прошу упростить мне задачу - донесите до меня главную мысль, что бы я понял, я с чем-то спорю или что... Можно тезисом.
Ладно, к делу.
Я пытался облегчить Вам задачу и привёл критерии для "данности" (тьфу) – измерение.
Случайно совпало так, что средства измерения для разных аспектов реальности (или Вы предпочитаете термин "бытие"?) оказались одинаковы.
Да, пространство и время измеряют практически одинаково, схожими процессами, с одинаковой точностью (очень высокой кстати), используют...
Но может быть я зря всё это говорю? Может быть Вы пространство видите а время нет?
Вы часов не наблюдаете, да?
Или предложите свои критерии.
И для пространства заодно, будет что сравнить.
Моё исходное положение было о том, что пространство объективно, ибо в нём находятся все вещи (данные нам в ощущениях))) а время - величина условная, поскольку вне наблюдателя не имеет никакого значения.
Всё сущее постоянно изменяется и процессы этого изменения имеют какие-то длительности. Для понимания этих длительностей человеком и было определено то, что он именует временем.
Если бы в сущем не было никаких изменений, то и понятие времени не имело бы никакого смысла. Вот, что я хотел сказать. Мне это так представляется. Сверх этого, ничего.
Все эти тонкости – "сущее", " данность", "материалы XXIV съезда" – фтопку.
Шокируют, извините, мы говорим о реальности, а не ведём партсобрание.
Ну и по теме.
Существование реальности, да, мы определяем только по наличию "процессов". Правильно.
Только вот "процессы" (Вы их называете "изменениями", пусть так) привязаны ко времени не слабее чем к пространству. Не слабее вплоть до постоянной Планка.
Орбиты например. Орбитали. Частота.
Частота э/м волны Вам нужна?
О радиоактивном распаде не будем, будем пока считать его экзотикой.
Да собственно и Ваши маневры здесь с появлением и исчезновением на сайте привязаны ко времени, а не к расстоянию.
Ну ещё к хитрости может быть :-(
Ну и никакого шевеления без времени тоже невозможно, с тех пор, как, как я тут уже не раз упоминал, дальнодействие отменили, то есть в вашем мире ничто не взаимодействует, или надо считать что пространства тоже нет.
А оно взаимодействует.
Как бы то ни было, мне это надоело и пора делать вывод.
Наличие времени, как я успел заметить, вызывает острое неприятие (и видимо даже оскомину) у народа криклтвого и нетерпеливого. Несолидного прямо скажем. С либеральными наклонностями.
Легко догадаться что их беспокоит в этом феномене – а беспокоит их принцип причинности. Именно время обеспечивает в этом мире причинность и однонаправленность процессов. Некоторым это не в жилу, им удобнее верить что всё происходит просто так, без причины и для этого не надо прилагать усилий и им за это ничего не будет.
Ну и плюс простое и естественное желание либералов подгонять законы под себя, они ведь не дураки какие-нибудь законам следовать... Да.
С Вами хуже. Вы позиционируете себя как человек уравновешенный и это казалось бы положительный момент, но развитие собственного мировоззрения в двух противоположных направлениях – ...
Я, кстати, совсем не либерален, а если и либерален, то в очень терапевтических объёмах и рассуждения о причинности этого Мира мне не чужды. Даже очень.
Однако, оставим это, всё уже стало изрядно надоевшим.
Действительно оставим, острить можно до бесконечности, но давно пора подвести итог.
Отвечу во втором комментарии.
Очевидно Ваши претензии ко времени сводятся к тому (а Вы ещё не дали претензиям точного определения), что "время" трудно рассматривать в рамках привычных явлений – материи, волны или поля. Да и явлением назвать трудно.
И это правильно.
Время действительно трудно назвать явлением и я даже затрудняюсь чем можно его назвать, но, на минуточку – есть и явления разного плана, например магнитное поле и электрическое несомненно уже являются явлениями (тавтология какая-то получается, но пусть), но с материей их сопоставить трудно. Да и с электромагнитной волной у них уже есть различия. То есть у волны с ними.
Это явления разного плана. Мир немного сложнее, чем мы привыкли думать (вообще-то чем мы привыкли не думать).
Вот так и время – оно часть нашей реальности, но уж до того вроде невидимая часть, что его как бы и нет. Так и подумывает отменить его. Отказаться.
Ну и что бы не отказаться – это же не хамон...
Откажитесь, да, сколько угодно.
Но есть ещё кусочек реальности и точно того же плана что время. Это пространство.
Они на двоих занимают этот план и больше там ничего нет и между собой связаны неразрывно, до того связаны, что следовало бы считать и...
Я лишь утверждал, что наше время - это условность мерности длительностей изменения материи. Она имеет значение только для нас, как для наблюдателей. Уберите из системы наблюдателя и кому будет нужно то время. А у неодушевлённой материи нет ни целей, ни задач.
Для этого правда удобнее не знать про процессы которые зависят от времени и не зависят от наблюдателя, но не знать легче чем знать и с этим я полагаю проблем не будет.
А если какой процесс просочится и скрыть его не удастся, его можно объявить исключением и ошибкой природы.
Ну или водичкой залить по тихому.
Может быть поэтому иногда с неба льётся вода. Там видать тоже нет согласия по этому вопросу и кто-то пытается залить звёзды, чтобы в глаза не бросались.
У Вас личные неприязненные отношения с принципом причинности, Вы просто в этом не сознаётесь. Даже себе :-(
В закладки пока.
Популярная физика)
скорость света триста? лет тому астрономом Гюйгенсом? , ... )
Вась, если сам ты кроме х) ничё в руках держать не умеешь- то не все ж такие ? ; )
Трёхмерной поверхностью.
Это трудно представить и трудно нарисовать, но поэтому трудно опровергнуть...
Видимо на это он и рассчитывал :-(
Это примерно как сказать, что один килограмм на этой будет равен семи тоннам на Земле. Если это земной час, то где бы он ни был, это будет только земной час.
Комментарий удален модератором
Например, как назначили Эйнштейна непререкаемым авторитетом более 100 лет назад, так все эти годы наука развивалась только по сформулированным им канонам: шаг вправо-влево - побег. Вплоть до физического уничтожения тех, кто против догм Эйнштейна. Хотя были ведь альтернативные открытия, которые могли бы принести огромную пользу человечеству. Но их инверторов-открывателей просто сбросили с шахматной доски. "И никто не узнает, где могилка твоя..."
А уже пора отказываться от того, что ведёт в тупик всю нашу цивилизацию. Если кто-то в Грузии придумал двигатель, использующий всемирный эфир, отвергнутый Эйнштейном, и этот двигатель работает, потребляя много меньше энергоносителей, чем двигатели по Эйнштейну, то надо не гнобить этого изобретателя, а, может быть, пересмотреть отношение к железобетонной теории Эйнштейна. "Иные времена - иные песни."
Эфир как теорию "отменили" еще в 18 веке.
По поводу придуманного в Грузии "особенного двигателя", где дипломы о любом образовании покупались спосон веку, можно лишь усмехнуться.
Так "Колхиду" эфиром заправлять надо было? – поэтому она и не ехала...
Вот мужики то не знали :-(
------------------------------------------------------------------------
А ноги откуда растут?... Правильно - из неё. И она моложе головы, а потому в "соображалки" не годится. Недаром говорят: "Надо думать головой, а не gopoj."
- Его не то что шлепать, в руки взять страшно, чтобы что-то ему не сломать.
А если по голове бить и вовсе легко можно младенца угробить
-----------------------------
Только без обид...