Viele kennen den DC-Comic-Helden Flash, der schneller als eine Kugel ist und als der schnellste Held im Comic-Universum gilt.

Darüber hinaus ist Barry Allen auch Wissenschaftler. Warum also nicht seine Fähigkeiten aus der Wissenschaft bewerten und sehen, wie real sie sind und ob sie der Physik widersprechen? Es stellt sich heraus, dass die wissenschaftliche Welt seit langem die Möglichkeit erkannt hat, die Zeit zu verlangsamen und sogar Experimente damit durchzuführen.

Und heute werde ich versuchen, Ihnen davon und Richard Muellers Buch "Now. Die Physik der Zeit. "

Relative Relativitätstheorie

Wenn ich zum Beispiel sage: "Dieser Zug kommt um 7 Uhr an", dann habe ich
Ich meine so etwas wie: "Zeige meinen kleinen Pfeil
7 Stunden und die Ankunft des Zuges werden gleichzeitige Ereignisse sein. "
Albert Einstein

Mit diesen Worten begann Albert Einstein, die Konzepte von Raum und Zeit in die Physik einzuführen, ohne die er die Relativitätstheorie nicht schaffen konnte.

In seinem am 30. Juni 1905 veröffentlichten Artikel beginnt Einstein, das Konzept der Zeit an den Fingern anhand einfacher Beispiele zu erklären. Vielleicht sieht das absurd aus, aber es könnte nicht anders sein - er musste die Fesseln des Geistes brechen, die das Denken seiner Mitphysiker einschränkten.

Was ist so eine Zeit? Newton erklärte es nicht und erklärte Einstein nicht, aber er konnte seine Relativität erklären und klarstellen, dass nicht alles so klar ist, wie zuvor angenommen.
Versuchen Sie, sich an Ihre Wahrnehmung der Zeit in der Kindheit zu erinnern, als sie für Sie noch nicht absolut war. Erinnerst du dich, wie es sich in einer Linie erstreckt und wie schnell es für interessante Aktivitäten fliegt?

Was Einstein dazu gesagt hat:

"Wenn du zwei Stunden mit einem schönen Mädchen sitzt, scheinen sie dir eine Minute zu sein, aber wenn du mindestens eine Minute auf einem heißen Herd sitzt, scheinen zwei Stunden vergangen zu sein."

Anhand einfacher Beispiele mit kleinen Uhrzeigern und einer heißen Pfanne wird das Genie des 20. Jahrhunderts die Relativitätstheorie in seinem Artikel „Über die Elektrodynamik bewegter Körper“ niederlegen. 10 Jahre später entwickelte er sie und erklärte die Prinzipien der Schwerkraft und ihrer Natur.

Aber wohin geht die Relativitätstheorie? Halten Sie dazu eine Minute inne und beantworten Sie eine Frage: "Wie schnell ist meine Bewegung jetzt?".

"Null" antworten Sie und Sie werden Recht haben, wenn Sie sitzen oder stehen, aber gleichzeitig wird "1679 km / h" die richtige Antwort sein, wenn wir uns vorstellen, dass Sie sich im Bereich der Mündung des Amazonas befinden, da dies die Rotationsgeschwindigkeit der Erde in der Nähe des Äquators ist .

Aber erinnern wir uns an die Geschwindigkeit der Erdrotation um die Sonne, und 30 km / s erweisen sich auch als die richtige Antwort.

Dies ist alles Relativitätstheorie - alles hängt von Ihrer Lernplattform ab oder, wie Physiker es nennen, von einem „Referenzrahmen“.

Ihr Referenzsystem (CO) kann alles sein - ein Stuhl, ein Boden, eine Erde oder die Ebene, in der Sie fliegen, oder vielleicht unsere Galaxie oder das Universum.
Alles ist relativ und das ist die Essenz.

Alles ist so relativ, dass selbst die Geschwindigkeit des Zeitablaufs vom gewählten Referenzrahmen abhängt. Und das bedeutet, dass es kein absolutes Zeitkonzept gibt und zwei Taktstriche eine völlig unterschiedliche Zeitdauer bedeuten können.

Vielleicht haben Sie andere Bücher über die Relativitätstheorie gelesen und studiert und sind auf verwirrende Erkenntnisse von „abweichenden Beobachtern“ gestoßen, die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen und daher unterschiedliche Zeitwahrnehmungen haben und daher nicht miteinander übereinstimmen, aber dies ist nicht wichtig. Beobachter stimmen nicht nur hinsichtlich des Fehlergrades bezüglich der Geschwindigkeit des Flugzeugs überein, sondern sie wissen, dass die Geschwindigkeit relativ ist und ihre Anzeige vom gewählten Referenzsystem abhängt.

Das Hauptaugenmerk der allgemeinen Relativitätstheorie liegt darin, dass alle Beobachter miteinander übereinstimmen.

"Die Beständigkeit der Erinnerung" Salvador Dali, 1931

Solche unterschiedlichen Referenzsysteme

Mit der Relativitätstheorie hat Einstein bewiesen, dass die Zeit abhängig vom gewählten Referenzrahmen variiert und diese oder jene Aktion eine andere Zeit in Anspruch nimmt.

Bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten (bis zu 1.500.000 km / h) ist dieser Unterschied unbedeutend. Je näher die Lichtgeschwindigkeit liegt, desto größer ist die Zeitspanne.

Nehmen Sie ein Beispiel: Sie befinden sich in einem Raumschiff, das sich mit einer Geschwindigkeit von 97% der Lichtgeschwindigkeit bewegt. Als Bezugspunkte nehmen wir zwei - ein Raumschiff und die Erde - und erinnern uns an die Beobachter, die miteinander übereinstimmen.

Während Sie auf dem Schiff sind, beträgt der Abstand zwischen Ihren beiden Geburtstagen ein Jahr, auf der Erde jedoch drei Monate. Der Beobachter auf dem Schiff wird genau das sagen, und der Beobachter auf der Erde wird ihm zustimmen. Aber welchen Referenzrahmen soll man als Basis nehmen, in welchem ​​wir uns befinden. Die richtige Antwort: auf einmal.

Ja, Sie befinden sich in allen Referenzsystemen gleichzeitig - Erde, Flugzeug, Weltraum und viele andere. Diese Systeme werden zum einen benötigt - um die Bewegung von Körpern in Bezug auf sie zu bestimmen. Wenn Ihre Geschwindigkeit auf der Erde Null ist, wird dieser Referenzrahmen als Ihr eigener bezeichnet.

In Bezug auf unseren eigenen Bezugsrahmen der Sonne bewegen wir uns beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 29 km / s auf der Erde und drehen uns um die Sonne. Sie kennen vielleicht eine andere Erklärung für die relativistische Zeitdilatation: „Die Uhren in Bewegung, so scheint es uns, laufen langsamer als Ihre“, aber dies ist keine völlig korrekte Erklärung.

Es scheint uns nicht, dass sich eine sich bewegende Uhr langsamer bewegt, sie bewegt sich tatsächlich langsamer, sondern nur, wenn wir den Verlauf ihrer Zeit in unserem Referenzrahmen messen. Darüber hinaus werden sie in ihrem eigenen Bezugsrahmen schneller gehen als in unserem, und dies ist kein Paradoxon oder Widerspruch. Oder ein Widerspruch, aber nicht mehr als die Geschwindigkeit einer Person in einem Flugzeug, die gleichzeitig 0 km / h und 900 km / h beträgt. Alle Beobachter werden diesen Antworten zustimmen.

Die Relativität der Zeit ist in der experimentellen Physik leicht messbar. Experimentelle Wissenschaftler, die mit radioaktiven Elementarteilchen (Pfingstrosen, Myonen und Hyperonen) arbeiten, sind ständig damit konfrontiert.

Für radioaktive Partikel gibt es eine Halbwertszeit und für verschiedene Elemente unterscheidet sie sich.

Beispielsweise hat Uran eine Halbwertszeit von 4,5 Milliarden Jahren und ein radioaktives Kohlenstoffisotop von 5700 Jahren. Tritium, das in einigen mit Phosphor gemischten Leuchtzeigern verwendet wird, hat eine Halbwertszeit von 13 Jahren. Deshalb beginnen die Zeiger nach 13 Jahren halb so schwach zu leuchten wie zuvor.

Pfingstrosen, die in Laboratorien für experimentelle Physik untersucht wurden, haben etwas kürzere Halbwertszeiten - 26 Milliardstel Sekunden oder 26 Nanosekunden anders. Obwohl dies eine sehr kurze Zeitspanne zu sein scheint, ist es nur für eine Person.

Bei der Untersuchung sich schnell bewegender Pionen betrug ihre Geschwindigkeit 0,999998 der Lichtgeschwindigkeit, ein Experiment wurde durchgeführt - sie wurden mit Protonen kollidiert. Es stellte sich heraus, dass ihre Halbwertszeit 637-mal länger war als die von Pfingstrosen in Ruhe.

Vor diesen Experimenten war die Relativitätstheorie der Zeit eine abstrakte Theorie, aber danach wurde sie Wirklichkeit.

Stellt sich heraus, dass sich die Zeit für uns langsamer bewegt, wenn wir uns mit einer höheren Geschwindigkeit bewegen? Ja, und dies wurde 1971 von Joseph Hafele und Richard Keating mit einem Passagierjet und vier Sätzen Cäsium-Atomuhren bestätigt. Ihr Experiment bewies den praktischen Effekt der Relativitätstheorie und den Effekt der Zeitdilatation.

Jeder Tag in einem Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 900 km / h ist 29 Nanosekunden länger als ein Tag auf der Erde.

Es scheint nicht so viel Zeit zu sein, aber je höher die Geschwindigkeit, desto größer der Unterschied. Für GPS-Satelliten beträgt die Zeitdilatation also 7200 Nanosekunden pro Tag, und dies führt bereits zu einem Positionsfehler von 2,2 Kilometern pro Tag. Und dieser Fehler wird jeden Tag um 2,2 Kilometer zunehmen.

Dank Einsteins Relativitätstheorie wurden Berechnungen durchgeführt, und dieser Fehler wird bei der Berechnung des Ortes berücksichtigt. Wenn Sie in Flugzeugen fliegen, werden Sie in Bezug auf den Bezugsrahmen der Erde länger leben, aber Sie werden diesen Effekt nicht auf sich selbst spüren - Ihre Zeit wird langsamer, aber gleichzeitig werden auch Ihr Herzschlag und Ihre Gehirnaktivität langsamer. Hier ist es - eine erstaunliche Eigenschaft des Relativismus. Alles wird langsamer, weil sich die Geschwindigkeit des Zeitablaufs ändert.

Es stellt sich also heraus, dass Flash die Zeit verlangsamen kann, jedoch nur in Bezug auf seinen eigenen Bezugsrahmen in Bezug auf die Erde. Es stellt sich heraus, dass die Fähigkeiten von Barry Allen, auch bekannt als Flash, nicht den Gesetzen der Physik widersprechen, was bedeutet, dass sie durchaus real sein können.

Das ist alles für heute, noch mehr über das Geheimnis der Zeit, können Sie herausfinden, indem Sie die Quelle lesen.

Achten Sie auf Blitze, respektieren Sie die Physik und lesen Sie intelligente Bücher!

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Quelle:
Gepostet von Richard Muller
Jetzt. Physik der Zeit
Herausgeber: Mann, Ivanov und Ferber