Сегодня на уроке физики мы узнали о теории относительности и о том, как она связана с замедлением времени. Нам дали пример двух фотонных часов — одни неподвижны относительно Земли, а другие — на ракете, летящей с очень большой скоростью относительно Земли. Движущемуся фотону предстоит пройти большее расстояние, чем стационарному, и поскольку скорость света постоянна для всех наблюдателей (я не понимаю почему, но из того, что я понимаю, никто точно не знает почему), время должно замедляться для ракетных часов, чтобы эта ситуация работала. Для меня это имеет смысл, и теперь я понимаю, что более высокие скорости могут замедлять время. Однако, если мы изменим сценарий и сделаем нашу стационарную систему отсчета ракетой, фотонные часы на Земле будут двигаться с отрицательной скоростью относительно ракеты, и фотон на Земле должен пройти большее расстояние, а это означает, что время должно замедляться на столько же для фотонных часов на Земле относительно ракеты, сколько и часы на ракете относительно Земли. Это нарушает мое понимание, так как мне кажется, что время замедляется одинаково для обоих, но я знаю, что только часы на ракете замедляются с абсолютной точки зрения. Как это возможно?
Это не так, и вы ошибаетесь наполовину.
То есть: да, если Алиса движется со скоростью по сравнению с Бобом, она думает, что часы Боба идут медленно. Да, Боб тоже думает, что часы Алисы идут медленно. (Это не то же самое, что они видят , потому что нужно было также учитывать эффект Доплера; поэтому, если они движутся навстречу друг другу, они оба видят , как часы друг друга тикают быстро, хотя и не так быстро, как «должны тикать». »)
Где вы ошибаетесь, так это в том, что думаете, что один из них объективно прав. Ни один из них.
Если вы подразните, почему вы считаете, что один из них должен быть прав, вы, вероятно, придете к вопросу об их взаимодействии. Итак, допустим, вы Алиса, вы можете быть достаточно разочарованы, чтобы сказать: «Я ненавижу все это! Я просто позвоню Бобу , и один из нас будет говорить медленнее, чем другой!»
Хорошо. Итак, вы пользуетесь мобильным телефоном. Те излучают микроволны, которые движутся со скоростью света. Итак, вы сначала что-то говорите Бобу, и требуется некоторое время, чтобы до него достучаться. Затем, поскольку он приближается к вам, возникает эффект Доплера: он говорит очень быстро, но не так быстро, как вы ожидали. Но он видит то же самое: разрыв во времени разрешил парадокс.
Вы хотите бесконечно быстрое средство связи? Хорошо, тогда это заставит Природу либо выбрать сторону, либо позволить информации путешествовать назад во времени. Но, что любопытно, мы еще не нашли ни одного. Природа разрешает эти парадоксы, не давая нам инструментов для их реализации.
Также стоит упомянуть, что этот эффект замедления времени имеет второй порядок по скорости, что означает, что вы можете вывести его из остальной теории относительности. Единственный эффект первого порядка заключается в том, что когда вы ускоряетесь в каком-либо направлении, часы опережают вас на расстояние тикать быстрее в разы и часы позади вас идут медленнее во столько же раз. Это вызывает смещение, которое мы называем «относительностью одновременности». Но сокращение длины и замедление времени — это просто накопление этих движущихся разногласий относительно того, что такое время «сейчас» в отдаленных точках. Так, например, в парадоксе близнецов становится очень важным, чтобы один близнец ускорялся по направлению к другому близнецу, поскольку в это время они видят, как часы их близнеца тикают чрезвычайно быстро, решая парадокс того, какой из близнецов действительно старше. Но что касается того, почему Вселенная устроена таким образом, что ускорения работают именно так, то это трудно понять и, в конце концов, может исходить из какого-то очень странного объяснения вроде «может быть, вседвижется со скоростью света по своей природе, и мы видим, что вещи двигаются медленнее только потому, что вещи сильно отскакивают друг от друга».
Любопытный Разум