Hoʻonui Manawa: Ke ʻimi nei i ka Relativity a me ka Flexibility o ka Manawa
Pendahuluan
Ua manaʻo pinepine ʻia ke kumumanaʻo o ka manawa he mea paʻa loa, e holomua ana ma ka wikiwiki like no nā mea āpau. Eia naʻe, ua loli nui kēia manaʻo i ka wā i hoʻomohala ai ʻo Albert Einstein i kāna kumumanaʻo o ka relativity. ʻO kekahi o nā manaʻo hoihoi loa i kēia kumumanaʻo, ʻo ia ka dilation manawa, e wehewehe ana pehea e neʻe ai ka manawa ma nā wikiwiki like ʻole ma muli o ka wikiwiki a me ke koʻikoʻi. E ʻimi kēia ʻatikala i ke kumumanaʻo o ka dilation manawa, e wehewehe ana i nā hōʻike hoʻokolohua i hōʻoia iā ia, a me kona mau hopena no ko mākou ʻike ʻana i ke ao holoʻokoʻa.
ʻO ke Kumumanaʻo o ka Relativity a me ka Dilation Time
ʻO ke kumumanaʻo kūikawā o Einstein no ka relativity, i hāpai ʻia i ka makahiki 1905, ua hoʻolauna i ke kumumanaʻo e hiki ke ʻokoʻa ka wikiwiki o ka manawa no nā mea nānā e neʻe ana kekahi i kekahi. Wahi a kēia kumumanaʻo, ʻo ka wikiwiki o ka neʻe ʻana o kahi mea kokoke i ka wikiwiki o ka mālamalama, ʻo ka lohi o ka hala ʻana o ka manawa no ia mea i hoʻohālikelike ʻia me ka manawa no kahi mea nānā paʻa. Ua kapa ʻia kēia hanana ʻo ka dilation manawa.
Hiki ke wehewehe ʻia kēia wehewehe maʻalahi e ka hoʻokolohua kaulana loa paha i ka physics hou: ʻo ka "Hoʻokolohua Māhoe." Ma kēia hiʻohiʻona, noho kekahi māhoe ma ka Honua, aʻo kekahi e hele ana ma kahi kokoke i ka wikiwiki o ka mālamalama. Ke hoʻi mai ka mea huakaʻi, e ʻike ʻo ia ua ʻelemakule nui ka māhoe ma ka Honua ma mua o ko lāua. He hopena pololei kēia o ka hoʻonui ʻana o ka manawa.
ʻO ka Makemakika ma hope o ka hanana
Hiki ke helu ʻia ka hoʻonui ʻana o ka manawa me ka hoʻohana ʻana i kahi hoohalike e kū mai ana mai ke kumumanaʻo kūikawā o ka relativity. Inā ʻo \(t_0 \) ka manawa i ana ʻia ma kahi ʻōnaehana neʻe, a ʻo \(t \) ka manawa i ana ʻia e kahi mea nānā paʻa, ʻo ke hoohalike penei:
\[ t = \frac{t_0}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
Maanei:
– ʻo \( v \) ka wikiwiki o ka mea e neʻe ana,
– ʻo \( c \) ka wikiwiki o ka mālamalama,
– ʻO \( t_0 \) ka manawa ma ka papa neʻe (manawa 'dilated').
Hōʻike kēia kaulike i ka hoʻokokoke ʻana o \( v \) i \( c \), lilo ʻo \( t \) i mea nui loa ma mua o \( t_0 \), e hōʻike ana ua lohi ka hala ʻana o ka manawa no nā mea e neʻe wikiwiki ana.
Nā Hōʻike Empirika
1. Nā ʻāpana Muon:
ʻO kekahi o nā hōʻike empirical ikaika loa no ka hoʻonui ʻana o ka manawa mai nā nānā ʻana i nā ʻāpana muon i ka lewa o ka Honua. ʻO nā Muons nā ʻāpana me nā ola pōkole loa, ma ke kauoha o nā nanoseconds. Hana ʻia lākou i ka wā e launa pū ai nā kukuna cosmic me ka lewa luna. Inā e kahe ko lākou manawa ma ka wikiwiki like me ka hale hoʻokolohua, pono lākou e pala ma mua o ka hiki ʻana i ka ʻili o ka Honua, i hāʻawi ʻia i ko lākou wikiwiki. Eia nō naʻe, no ka mea, hele kokoke nā muons i ka wikiwiki o ka mālamalama, lohi ko lākou manawa (dilation manawa), e ʻae ana iā lākou e hiki i ka honua ma mua o ka pala.
2. Nā Uaki ʻAtomika ma nā Satellite GPS:
Pono nō hoʻi ka hoʻohana ʻana i nā satelite GPS i nā hoʻoponopono relativistic. Hoʻopuni nā satelite GPS i ka Honua ma nā wikiwiki kiʻekiʻe a aia i loko o kahi kahua umekaumaha nāwaliwali ma mua o ka ʻili o ka Honua. ʻO kēia mau kūlana ʻelua ke kumu o ka holo wikiwiki ʻana o nā uaki atomika ma nā satelite ma mua o nā mea ma ka Honua. No laila, pono ka ʻōnaehana GPS e noʻonoʻo i kēia mau hopena relativistic e hāʻawi i nā hoʻonohonoho kūlana pololei.
Ka Hoʻohālikelike Laulā a me ke Kaumaha
ʻAʻole wale ka hoʻonui ʻana o ka manawa ma muli o nā wikiwiki kiʻekiʻe akā ma muli hoʻi o nā kahua umekaumaha ikaika, e like me ka wehewehe ʻana a ke kumumanaʻo laulā o Einstein no ka relativity. Wahi a kēia kumumanaʻo, hele mālie ka manawa ma kahi kokoke i nā nui nui ma mua o nā kahua umekaumaha nāwaliwali. Ua kapa ʻia kēia hanana ʻo "gravitational time dilation."
ʻO ka hoʻokolohua kaulana loa e hōʻike i kēia, ʻo ia ka hoʻokolohua ʻo Hafele-Keating. I ka makahiki 1971, ua huakaʻi ʻo Joseph Hafele lāua ʻo Richard Keating a puni ka honua ma kahi mokulele e lawe ana i kahi uaki atomika. I ka hoʻohālikelike ʻia ʻana o kēia uaki me kahi uaki atomika paʻa ma ka Honua, ua hōʻike nā hopena i kahi ʻokoʻa manawa e kūlike me nā wānana o ka relativity laulā: ua hōʻike ka uaki o ka mokulele i kahi manawa lohi e pili ana i ka uaki ma ka Honua.
ʻO ke ao honua a me nā lua ʻeleʻele
ʻAʻole i pau kāna hana ma laila; he hopena hoihoi ko ka hoʻonui ʻana i ka manawa i ka cosmology a me ka astrophysics.
1. A puni ka lua ʻeleʻele:
A puni ka ʻaoʻao o ka hanana o kahi lua ʻeleʻele, ikaika loa ke kahua umekaumaha e lohi nui ai ka manawa no kekahi e hoʻokokoke ana i kēia wahi i hoʻohālikelike ʻia me kahi mea nānā mamao aku mai ka lua ʻeleʻele. Inā hoʻokokoke mālie kahi astronaut i ka ʻaoʻao o ka hanana, e ʻike ka mea nānā mamao i kā lākou neʻe ʻana e lohi a hiki i ka pau ʻana. I kēia manawa, mai ka manaʻo o ka astronaut, e wikiwiki ka manawa ma ke ao holoʻokoʻa o waho.
2. Ka Hoʻonui ʻana o ke Ao Holoʻokoʻa:
He mea pili nō hoʻi ka hoʻonui ʻana o ka manawa i loko o ke ʻano o ka hoʻonui ʻana o ke ao holoʻokoʻa. Wahi a ke kumumanaʻo Big Bang, ua hoʻomaka ke ao holoʻokoʻa i kona hoʻonui ʻana mai kahi kūlana wela loa a paʻa. Hoʻopilikia ka wikiwiki o ka hoʻonui ʻana o ke ao holoʻokoʻa i ka wikiwiki o ka manawa a hiki ke ʻike ʻia i ka palaho ʻana o ka mālamalama mai nā mea mamao loa a me nā mea wikiwiki. Loaʻa i ka mālamalama mai nā mea mamao loa a me nā mea kokoke i ka hoʻomaka ʻana o ke ao holoʻokoʻa kahi redshift, hiki ke hoʻopili ʻia me ka hoʻonui ʻana o ka manawa cosmological.
Nā Hopena Akamai
ʻO ka ʻoiaʻiʻo ʻaʻole he mau ka manawa akā pili i ka wikiwiki a me ke koʻikoʻi he nui nā manaʻo akeakamai. Hoʻopiʻi ia i ka manaʻo kanaka o 'kēia manawa' a me 'ka ʻoiaʻiʻo.' ʻOiai ʻaʻole like ke kahe ʻana o ka manawa no nā mea āpau, lilo pū ka manaʻo o ka like ʻana i mea pili.
Eia kekahi, hoʻopili pū ka hoʻonui ʻana o ka manawa i ke ʻano o ko mākou noʻonoʻo ʻana i ka huakaʻi interstellar a me nā lāhui lehulehu e hiki mai ana. Inā ʻae ka ʻenehana i kekahi lā i nā kānaka e hele ma ka wikiwiki kokoke i ka mālamalama, e hoʻi paha nā astronauts i ka Honua ma hope o kahi huakaʻi lōʻihi a ʻike wale ua hala nā kenekulia ma ko lākou honua home.
Pani
He manaʻo hohonu ka hoʻonui ʻana i ka manawa e hoʻonui ai i ko kākou ʻike i ke ʻano o ke ao holoʻokoʻa. ʻO ia kekahi o nā hōʻike ikaika loa o ka relativity a me ka loli o ka manawa, e hōʻike ana ʻaʻole he ʻāpana paʻa ka 'manawa' akā loli ma muli o ka wikiwiki a me nā kahua umekaumaha. ʻO nā hōʻike empirical mai nā nānā ʻana o muon, nā satelite GPS, a me ka mana o ka umekaumaha ma ka manawa e hōʻoia i ka pono o ke kumumanaʻo o Einstein a wehe i kahi puka makani hou no ka ʻimi ʻana i ke ao holoʻokoʻa. ʻAʻole wale ka hoʻonui ʻana i ka manawa he hanana kino exotic akā he ʻike kumu no nā ʻenehana like ʻole o kēia manawa a me ka wā e hiki mai ana a me ka noiʻi ʻepekema.
