Временско издолжување или временско забавување (временско издолжување) — разлика од изминатото време меѓу два настани како што се измерени од набљудувачите кои или се движат релативно еден кон друг или пак се со различни местоположби во однос на гравитациска маса или маси.
Прецизен часовник во мирување во однос на еден набљудувач може да отчукува различно во однос на часовникот на вториот набљудувач. Овој ефект не произлегува од техничките аспекти на часовниците ниту пак од фактот дека на сигналите име потребно време за да се движат, туку зависат од природата на самиот време-простор.
Преглед
Часовниците на шатл работат побавно од референтните часовници на Земјата, додека часовниците на ГПС и Галилео сателитите работат побрзо. Ваквата временско издолжување е веќе неколкупати демонстрирана (видиекспериментална потврда подолу), на пример од мали разлики кај атомските часовници на Земјата и во Вселената, иако и двата часовници работат совршено (не се работи за механички дефект). Законите на природата се такви што самото време (i.e. време-простор) ќе се свитка поради разлики во гравитација или брзина – и двете влијаат различно врз времето.
Теоретски, а и за да се направи појасен пример, временското издолжување може да влијае брз планирани состаници на астронаутите со напредна технологија и поголеми патувачки брзини. Астронаутите би морале да ги наместат своите часовници да бројат точно 80 години, додека контролната станица - назад на Земјата - би требала да брои 81 година. Астронаутите би се вратиле на Земјата, по нивната мисија, остарени една година помалку од луѓето на Земјата. Покрај тоа, чувството за времето што проаѓа не се менува за никој. Со други зборови, астронаутите на вселенскиот брод, како и екипажот од контролната станица, се чувствуваат нормално, покрај ефектите од временското издолжување (i.e. за тие што патуваат, другите живеат побрзо; додека за тие кои биле во мирување, другите живееле побавно во било кој даден момент).
Бидејќи технологијата ги ограничува брзините на астронаутите, овие разлики се мноуг мали: после 6 месеци на Меѓународната Вселенска Станица (МВС), астронаутскиот екипаж навистина остарел помалку од тие на Земјата, но само за околу 0.005 секунди (ни близу до едната година од теоретскиот пример). Ефектите би биле поголеми доколку астронаутите патуваа поблиску до брзината на светилината (299,792,458 m/s), наместо со нивната вистинска брзина - која е еднаква на брзината на орбитирачкиот МВС , речиси 7,700 m/s. Всушност 0.007 секунди се спомнува како точен резултат, но тоа е само груба пресметка.
временското издолжување е предизвикана од разлика во гравитација или пак релативна брзина. Во случајот на МБС, времето е побавно поради брзината во кружната орбитала; овој ефект се намалува од спротивниот ефект на помал гравитациски потенцијал.
Временско издолжување кај релативна брзина
Кога двајца набљудувачи се во релативно движење без влијание од никаква гравитациска маса, од нивна гледна точка (движечкиот) часовник на другиот отчукува побавно отколку локалниот часовник. Колку е поголема релативната брзина, толку е поголема и величината на временското издолжување. Овој случај е понекогаш нарекуванспецијално релативна временско издолжување.
На пример, две ракети (A и B) забрзувајќи една после друга во вселената би искусиле временско издолжување. Ако тие некако би имале чист поглед во другата ракета, секој од нив би го гледал часовникот на другиот како се движи побавно. Тоа е, во референтната рамка на ракетата A, сè се движи нормално, но сето останато на ракетата В изгледа дека се движи побавно (и обратно).
Од локална перспектива, времето регистрирано од часовници во мирување спрема локалната референтна рамка (и далеку од гравитациска маса) секогаш изгледа дека поминува со иста брзина. Со други зборови, ако нова ракета, ракетата С, патува паралелно со ракетата А, таа е во "мирување" во однос на ракетата А. Од аспектот на ракетата А, времето на ракетата С би изгледало нормално исто така.За извори за специјална релативно временско издолжување, погледнете ја експозицијата на Алберт Ајнштајн, публицирана на англиски јазик (1920) како и исто така во секциите од 9–12. Погледнете ги и членовите Специјална релативност, Лоренцови трансформации и Релативност на истовременост.
Произлегува едно прашање: доколку ракетата А и ракетата В мислат дека меѓусебното време минува побавно, кој би остарел повеќе доколку би се одлучиле да се сретнат? Со пософистицирано разбирање на временското издолжување кај релативното забрзување, налукувајќи на двоен парадокс излегува дека не е воопшто никаков парадокс (резолуцијата на парадоксот вклучува скок во време, како резултат на вртењето на забрзаниот набљудувач). Слично на ова, разбирањето на двојниот парадокс би помогнало да се објасни зошто астронаутите на МВС стареат побавно (пр. 0.007 секунди побавно за секои шест месеци) иако се под влијание на временско издолжување кај релативното забрзување.
Гравитациска временско издолжување
Гравитациската временско издолжување исто така ги вклучува астронаутите од МВС, но има спротивен ефект од временското издолжување при релативна брзина. Едноставно кажано, релативната брзина и гравитацијата го забавуваат времето како што се зголемуваат. Зголемената брзина го забавува времето за астронаутите, додека намалената гравитација го забрзува (астронаутите се изложени на помала гравитација од Земјата). Астронаутите од МВС завршуваат со забавено време бидејќи двата спротивставени ефекти не се еднакво силни. Временското издолжување кај релативна брзина (објаснета погоре) прави поголема разлика и го забавува времето. Време-забрзувачките ефекти на слаба гравитација не би ги поништила ефектите на време-забавувачката брзина освен ако МВС орбитираше многу подалеку од Земјата.
Клучот е во тоа што и двата набљудувачи се различно дистанцирани од значајна гравитациска маса. Општата теорија за релативноста објаснува како за двата набљудувачи часовникот кој е поблизу до гравитациската маса, или подлабоко во нејзиниот "гравитациски бунар", се причинува дека работи побавно од оној кој е подалекуи од масата. Овој ефект не важи само за астронаути во вселената; времето на еден планинар минува малку побргу додека е на врвот на една планина (многу високо и далеку од центарот на гравитација на Земјата) во однос на оние кои се на морско ниво. Како и со секое издолжување, локалното чувство за време е нормално (никој не приметува разлика во сопствената референтна рамка). Во случајот на брзинската временско издолжување, двата набљудувачи ја воочуваа разликата (реципрочен ефект). Сега, со гравитациската временско издолжување, двата набљудувачи, оние кои се на морско ниво и планинарот кој е на врвот на планина, се сложуваат дека часовникот поблиску до гравитациската маса е побавен, како и соодносот на разликата (што значи дека ова издолжување нема реципрочен ефект).
Временско издолжување: специјалната против општата теорија за релативноста Кај теоријата за релативноста на Алберт Ајнштајн, временското издолжување во двете околности може да биде сумирана: Во специјалната релативност (или далеку од каква било гравитациска маса),часовниците кои се движат во однос на инерцијалниот систем работат побавно. Овој ефект е опишан прецизно во Лоренцовите трансформации. Во општата релативност, часовнитице позиционирани на места со помал гравитациски потенцијал работат побавно. Статиите за гравитациското издолжување на времето и гравитациското црвено поместување даваат подетални информации.
Овие теории може да се комбинираат (како кај астронаутите од МВС).
Преглед на формули
Временско издолжување по релативната брзина
Формулата за одредување на временското издолжување во специјалната релативност е:
Каде Δt е временски интервал помеѓу два соседни настани (т.е. два настани кои се случуваат на истото место) за точката А во некоја инерцијална рамка (пр. стрелките на часовникот), познати како точно време, Δt′ е временскиот интервал помеѓу тие два исти настани, мерено по некоја друга точка В која инерцијално се движи со брзина v во размер на претходната точка., е релативната брзина помеѓу точката А и часовникот, c е брзина на светлината, и Лоренцовиот фактор (означена со грчката буква гама or γ) е
Thus the duration of the clock cycle of a moving clock is found to be increased: it is measured to be "running slow". Така што, времетраењето на циклусот на часовникот постојано се зголемува, измерено е дека се движи бавно. Опсегот на вакви варијанти во вистинскиот живот, каде even considering space travel, are not great enough to produce easily detectableи притоа земајќи ги предвид и всленските патувања, не се доволни за да произведат ефекти за лесно приметлива временско издолжување и вакви исклучително мали ефекти може со сигурност да се игнорираат за многу потреби. Само кога објектот ќе се приближи 30,000 км/s (1/10 од брзината на светлината) така што временското издолжување станува важна.
временското издолжување по Лоренцовата константа била предвидена од Јозеф Лармор (1897), барем за електроните што орбитираат во јадрото. Така што “... поединечните електрони ги опишуваат соодветните делови на нивните орбити за неколкупати пократки од [останатиот дел] од системот во односот: math>\scriptstyle \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}</math>" (Larmor 1897).временското издолжување на величината која одговара со оваа (Лоренцова) константа е потврдена и преку експерименти,коишто се опишани подолу.
Временско издолжување поради истовремено движење и гравитација
Следење на време со голема точност, следењето на сателитите во нискоземската орбита, и одредувањето на времето помеѓу пулсирањето се акции коишто го побаруваат да се земе во обзир комбинираниот ефект на масата и движењето во создавањето на временското издолжување. Практични примери го вклучуваат интернационалното атомско време и неговата релација со барицентричниот стандарден систем којшто се користи за меѓупланетарни објекти.
Ефектите на релативистичката временско издолжување за сончевиот Систем и за земјата можат да бидат моделирани многу прецизно со решението на Шварцчајлд на Ајнштајновите основни равенки. Во Шварцчајлдовиот метрички систем интервалот dtE е пресметан совиди равенки 2 & 3 (combined here and divided throughout by c2) at pp. 35–36 in A version of the same relationship can also be seen at equation 2 in
каде: dtE е мал инкремент на точното времеtE (интервал којшто може да биде виден на атомски часовник); dtc е мал инкремент во координатите tc(координатно време); dx, dy и dz се мали инкременти на трите координати x,y,z на позициите на часовникот; и GM i/r i ја претставува сумата на Њутновите гравитациски потенцијали коишто се случуваат поради масите во соседството, засновани на нивните растојанија r i од часовникот. Оваа сума GM i/r i вклучува секакви бранови потенцијали, и е претставена како U (користејќи ја астрономската конвенција за знаци). Координатното забрзување на часовникот е одредена со
Координатното време tc е времето кое што би било прочитано од хипотетичкиот “ координатен часовник“ којшто се наоѓа бесконечно далеку од сите гравитациски маси ( U=0), и стационарно во координатниот систем ( V=0). Точната релација помеѓу бројот на интервалите на точното време и бројот на интервалите на координатното време за часовник со радијална компонента од забрзување е : Каде: v|| е радијално забрзување, и U = GM i/r i е Њутновиот потенцијал,еднаков на половина од забрзувањето потребно за телото да излезе од гравитацијата на вселенското тело на квадрат. Горенаведената равенка е точна по претпоставките на Шварцчајлдовото решение.
Експериментална потврда
Временското издолжување било испробано голем број на пати. Рутинската работа која што се правела постојано во забрзувачи на честички уште од 1950-тите, како што е CERN, која што континуирано извршува тестови на временското издолжување на специјалната релативност. Специфични експерименти вклучуваат:
Тестирање на вренските издолжувања на забрзувањето