物理学における時間の遅れの影響を理解する

時間の経過に対する相対速度と重力の影響

チャキスアトリエ/ゲッティイメージズ

時間の遅れは、2 つのオブジェクトが互いに相対的に移動する現象です (または、 重力場 お互いから）異なる速度の時間の流れを体験してください。

相対速度時間の膨張

相対速度による時間の遅れは、特殊相対性理論に由来します。 2 人のオブザーバー、ジャネットとジムが反対方向に動いていて、すれ違うとき、相手の時計が自分の時計よりも遅く動いていることに気づきます。ジュディがジャネットと並んで同じ方向に同じ速度で走っていた場合、時計は同じ速度で時を刻みますが、ジムが反対方向に走っていると、両方の時計がゆっくりと動いていることがわかります。観察されている人は、観察しているよりも時間が遅く感じられます。

重力による時間の膨張

重力質量からの距離が異なることによる時間の遅れは、一般相対性理論で説明されています。重力質量に近づくほど、質量から離れた観測者に向けて時計が刻々と過ぎているように見えます。宇宙船が極端な質量のブラック ホールに近づくと、観測者は時間の経過が遅くなるのを目にします。

惑星を周回する衛星では、これら 2 つの形式の時間の遅れが組み合わされます。一方では、地上の観測者に対する相対速度により、衛星の時間が遅くなります。しかし、惑星からの距離が遠いということは、惑星の表面よりも衛星の方が時間が速く進むことを意味します。これらの効果は互いに打ち消し合う可能性がありますが、より低い衛星は表面に対してより遅いクロックを実行し、より高い軌道の衛星は表面に対してより速く実行するクロックを有することを意味することもあります.

時間の遅れの例

時間の遅れの影響は、少なくとも 1930 年代にさかのぼる SF の物語でよく使用されます。時間の遅れを特徴とする最も初期で最もよく知られている思考実験の 1 つは、有名な 双子のパラドックス 、最も極端な時間の遅れの興味深い効果を示しています。

時間の遅れは、オブジェクトの 1 つが光速に近い速度で移動しているときに最も顕著になりますが、速度が遅くなるとさらに顕著になります。時間の遅れが実際に発生することがわかっているいくつかの方法を次に示します。

• 飛行機の時計は、地上の時計とは異なる速度でクリックします。
• 時計を山の上に置く (つまり、山を高くするが、地上の時計に対して静止したままにする) と、速度がわずかに異なります。
• の 全地球測位システム (GPS) は、時間の遅れを調整する必要があります。地上のデバイスは衛星と通信する必要があります。動作させるには、速度と重力の影響に基づいて時間差を補正するようにプログラムする必要があります。
• 特定の不安定な粒子は、崩壊する前に非常に短い期間存在しますが、科学者はそれらが非常に速く動いているため、それらがより長く続くことを観察することができます。観察を行っている安静実験室。
• 2014 年、ある研究チームは、これまでに考案されたこの効果の最も正確な実験的確認を発表しました。 説明された で サイエンティフィック アメリカン 論文。彼らは、粒子加速器を使用して、動いている時間の動きが遅くなることを確認しました。 時計 静止したものよりも。