Относительность одновременности

редактировать
На космических кораблях карты-часы могут выглядеть несинхронизированными. Событие B одновременно с A в зеленой рамке отсчета, но оно произошло раньше в синей рамке и произойдет позже в красная рамка. События A, B и C происходят в разном порядке в зависимости от движения наблюдателя. Белая линия представляет собой плоскость одновременности, перемещаемую из прошлого в будущее.

В физике относительность одновременности - это концепция, что отдаленная одновременность - происходят ли два пространственно разделенных событий, в то же время - это не абсолютный, но зависит от наблюдателя опорный кадр.

Содержание

  • 1 Описание
  • 2 История
  • 3 Мысленные эксперименты
    • 3.1 Поезд Эйнштейна
    • 3.2 Поезд и платформа
      • 3.2.1 Диаграммы пространства-времени
  • 4 Преобразование Лоренца
  • 5 Ускоренный наблюдатели
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Описание

Согласно специальной теории относительности Эйнштейна , невозможно сказать в абсолютном чувство, что два различных события происходят одновременно, если эти события разделены в пространстве. Если одна система отсчета присваивает точно одно и то же время двум событиям, находящимся в разных точках пространства, система отсчета, которая движется относительно первой, обычно будет назначать разное время двум событиям (единственное исключение - когда движение точно перпендикулярно к линия, соединяющая места проведения обоих мероприятий).

Например, автомобильная авария в Лондоне и еще одна в Нью-Йорке, произошедшая в одно и то же время для наблюдателя на Земле, будет казаться несколько разным для наблюдателя в самолете, летевшем между Лондоном. и Нью-Йорк. Более того, если два события не могут быть причинно связаны (т.е. время между событием A и событием B меньше, чем расстояние между ними, деленное на скорость света), в зависимости от состояния движения может показаться, что авария в Лондоне произошла. сначала в данном кадре, а авария в Нью-Йорке может показаться первой в другом. Однако, если события причинно связаны, порядок приоритета сохраняется во всех системах отсчета.

История

В 1892 и 1895 годах Хендрик Лоренц использовал математический метод под названием «местное время» t '= t - vx / c для объяснения отрицательного момента эксперименты по дрейфу эфира. Однако Лоренц не дал физического объяснения этому эффекту. Это было сделано Анри Пуанкаре, который еще в 1898 году подчеркивал условную природу одновременности и утверждал, что удобно постулировать постоянство скорости света во всех направлениях. Однако в этой статье не обсуждается теория Лоренца или возможное различие в определении одновременности для наблюдателей в разных состояниях движения. Это было сделано в 1900 году, когда Пуанкаре вывел местное время, предположив, что скорость света неизменна в эфире. Из-за «принципа относительного движения» движущиеся наблюдатели в эфире также предполагают, что они находятся в состоянии покоя и что скорость света постоянна во всех направлениях (только до первого порядка по v / c). Следовательно, если они синхронизируют свои часы с помощью световых сигналов, они будут учитывать только время прохождения сигналов, но не их движение относительно эфира. Таким образом, движущиеся часы не синхронны и не показывают «истинное» время. Пуанкаре подсчитал, что эта ошибка синхронизации соответствует местному времени Лоренца. В 1904 году Пуанкаре подчеркнул связь между принципом относительности, «местным временем» и инвариантностью скорости света; однако рассуждения в этой статье были представлены в качественной и гипотетической манере.

Альберт Эйнштейн использовал аналогичный метод в 1905 году, чтобы вывести преобразование времени для всех порядков по v / c, то есть полное преобразование Лоренца. Пуанкаре получил полное преобразование ранее, в 1905 году, но в работах того же года он не упоминал свою процедуру синхронизации. Этот вывод был полностью основан на инвариантности скорости света и принципе относительности, поэтому Эйнштейн отметил, что для электродинамики движущихся тел эфир не нужен. Таким образом, разделение на «истинное» и «местное» время Лоренца и Пуанкаре исчезает - все времена одинаково действительны, и поэтому относительность длины и времени является естественным следствием.

В 1908 году Герман Минковский ввел понятие мировой линии частицы в своей модели космоса, названной пространством Минковского. По мнению Минковского, наивное понятие скорости заменяется на скорость, и обычное ощущение одновременности становится зависимым от гиперболической ортогональности пространственных направлений к мировой линии, связанной с к быстроте. Тогда каждая инерциальная система отсчета имеет скорость и одновременную гиперплоскость.

Мысленные эксперименты

Поезд Эйнштейна

Эйнштейн представил неподвижного наблюдателя, который стал свидетелем одновременного удара двух молний. оба конца движущегося поезда. Он пришел к выводу, что наблюдатель, стоящий в поезде, будет измерять количество ударов болтов в разное время.

Версия эксперимента Эйнштейна предполагала, что один наблюдатель сидел посередине в ускоряющемся вагоне, а другой стоял на платформе, когда поезд проезжал мимо.. По измерениям стоящего наблюдателя, в поезд одновременно падают две молнии, но в разных местах вдоль дороги.

Последняя правка сделана 2021-06-03 12:18:47
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте