וואָס איז די רעלאַטיוויטעט פון צייט
מיר טראַכטן אָפט פון צייט ווי אַבסאָלוט: איין סעקונדע אין דזשאַקאַרטאַ איז די זעלבע ווי איין סעקונדע אין לאָנדאָן, און יעדע זייגער וועט "לויפן" אויף דעם זעלבן אומעטום. אָבער, מאָדערנע פיזיק ווייזט אַז די הנחה איז נישט גאָר ריכטיק. אונטער געוויסע באַדינגונגען קען צייט "לויפן" שטייטער אָדער שנעלער לויט גיכקייט און גראַוויטאַציע. די געדאַנק איז באַקאַנט ווי די רעלאַטיוויטעט פון צייט - אַ שליסל באַגריף אין אַלבערט איינשטיין'ס טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט וואָס האָט געביטן דעם וועג ווי מענטשן פֿאַרשטיין דעם אוניווערס.
צייט: אבסאלוט אדער רעלאטיוו?
פאר איינשטיין, האט די דאמינירנדע מיינונג אין פיזיק (ספעציעל ניוטאנישע פיזיק) געהאלטן אז צייט איז אוניווערסאל און די זעלבע פאר אלע באאבאכטער. דאס האט געהייסן אז אויב צוויי מענטשן באאבאכטן דעם זעלבן געשעעניש, וועלן זיי מסכים זיין ווי לאנג עס נעמט.
איינשטיין האט איבערגעדרייט די הנחה. ער האט געוויזן אז די מעסטונג פון צייט איז אפהענגיק פון די אומשטענדן פונעם באאבאכטער - ספעציפיש, די באאבאכטער'ס רעלאטיווע שנעלקייט און דעם גראוויטאציאנאלן פעלד אין וועלכן דער באאבאכטער געפינט זיך. מיט אנדערע ווערטער, עס איז נישטא קיין "קאסמישער זייגער" וואס גילט אייניג פארן גאנצן אוניווערס. וואס עקזיסטירט איז צייט ווי געמאסטן דורך יעדן באאבאכטער'ס זייגער, אפט באצייכנט אלס אייגענע צייט.
ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט: צייט פאַרלאַנגזאַמט זיך צוליב גיכקייט
די רעלאטיוויטעט פון צייט איז ערשט סיסטעמאטיש דערקלערט געווארן אין דער ספעציעלער טעאריע פון רעלאטיוויטעט (1905). די טעאריע איז גילטיק ווען מיר באטראכטן אבזערוואטארן וואס באוועגן זיך מיט א קאנסטאנטער שנעלקייט (נישט פארגיכערן) און נעמט נישט אריין גראוויטי גלייך.
איינשטיין האט אנגעהויבן מיט צוויי וויכטיגע פּאָסטולאַטן:
1. די געזעצן פון פיזיק זענען די זעלבע פאר אלע באאבאכטער וואס באוועגן זיך אין א גלייכער ליניע מיט א קאנסטאנטער שנעלקייט.
2. די שנעלקייט פון ליכט אין א וואקום איז שטענדיק קאנסטאנט (אומגעפער 299.792.458 מעטער/סעקונדע) פאר אלע באאבאכטער, נישט קיין חילוק ווי שנעל די ליכט-קוואל אדער באאבאכטער באוועגט זיך.
די צוויי פּאָסטולאַטן פירן צו אַן איבערראשנדיקער קאָנסעקווענץ: אויב די גיכקייט פון ליכט מוז בלייבן די זעלבע פֿאַר אַלעמען, דאַן מוזן די דימענסיעס פון פּלאַץ און צייט זיך "אַדזשאַסטירן." איינער פון די מערסט באַקאַנטע עפֿעקטן איז צייט דיליישאַן, וואו צייט ווי געמאָסטן דורך אַ באַוועגלעכן אָבסערוואַטאָר שיינט צו גיין שטייטער ווי צייט ווי געמאָסטן דורך אַ סטאַציאָנערן אָבסערוואַטאָר.
פשוט געזאגט, אויב אַ מענטש באַוועגט זיך זייער שנעל, נאָענט צו דער גיכקייט פון ליכט, וועט זײַן זייגער טיקען שטייטער ווי אַ זייגער פון אַ שטייענדיקן מענטש. דער עפֿעקט איז זייער קליין אין וואָכעדיקן לעבן ווײַל אונדזער גיכקייט איז ווײַט פֿון דער גיכקייט פון ליכט, אָבער עס ווערט באַדײַטנדיק בײַ זייער הויכע גיכקייטן.
אינטואיטיוו ביישפּיל: דער צווילינג פּאַראַדאָקס
איין פאפולערער וועג צו פארשטיין די רעלאטיוויטעט פון צייט איז דער צווילינג פאראדאקס. שטעלט זיך פאר צוויי צווילינגען. איינער בלייבט אויף דער ערד, בשעת דער צווייטער גייט ארויף אויף א ספעיסשיפ וואס פארט נאנט צו דער שנעלקייט פון ליכט און קערט זיך צוריק צו דער ערד. לויט ספעציעלער רעלאטיוויטעט, וועט דער צווילינג וואס איז געפארן דערפארן ווייניגער צייט - דאס מיינט אז ביים צוריקקומען, וועט ער אדער זי זיין יינגער ווי דער וואס איז געבליבן אויף דער ערד.
מען רופט עס אַ "פּאַראַדאָקס" ווײַל עס שיינט קעגן דעם עיקר: זאָלן נישט יעדער באַטראַכטן זיך אין רו און דער אַנדערער אין באַוועגונג? די לייזונג באַשטייט פֿון דעם פֿאַקט אַז דער רייזנדיקער צווילינג דערפֿאַרט אַקסעלעראַציע ווען ער קערט זיך אום, אַזוי זייער רעפֿערענץ־ראַם איז נישט שטענדיק אינערציעל (נישט שטענדיק אין אַ גלייכער ליניע מיט אַ קאָנסטאַנטער גיכקייט). דער סוף־רעזולטאַט: דער עלטער־אונטערשייד עקזיסטירט יאָ.
אַלגעמיינע רעלאַטיוויטעט: גראַוויטאַציע ווירקט אויך אויף צייט
צען יאר נאך ספעציעלע רעלאטיוויטעט טעאריע, האט איינשטיין פארברייטערט זיין טעאריע אין די אלגעמיינע טעאריע פון רעלאטיוויטעט (1915). די טעאריע דערקלערט גראוויטי נישט אלס א קראפט ווי ביי ניוטאן, נאר אלס רעזולטאט פון די קרומונג פון צייט-רוים דורך מאסע און ענערגיע.
אין אלגעמיינער רעלאטיוויטעט, איז צייט אויך רעלאטיוו—אבער דאס מאל צוליב גראוויטי. ווי שטארקער דאס גראוויטיאנעלע פעלד (למשל, ווי נענטער איר זענט צו א מאסיוון אביעקט ווי א פלאנעט, שטערן, אדער שווארצן לאך), אלץ שטייטער גייט די צייט פארביי קאמפערד צו ערטער מיט שוואכערע גראוויטי.
די דערשיינונג ווערט גערופן גראַוויטאַציאָנעלע צייט דיליישאַן. די אימפּליקאַציעס זענען אינטערעסאַנט: עמעצער אויף דער ערד'ס ייבערפלאַך (שטאַרקערע גראַוויטאַציע) וועט דערפאַרן צייט אַ ביסל שטייטער ווי עמעצער אין אַ העכערער אָרביט (שוואַכערע גראַוויטאַציע). דער אונטערשייד איז קליין, אָבער מען קען עס מעסטן מיט זייער פּינקטלעכע אַטאָמישע זייגערס.
עכטע באווייזן: דזשי-פי-עס און אטאמישע זייגערס
די רעלאטיוויטעט פון צייט איז נישט נאר אן אבסטראקטע טעאריע. איינע פון די מערסט פראקטישע ביישפילן איז די גלאבאלע פאזיציאנירונג סיסטעם (GPS). GPS סאטעליטן ארומקרייזן די ערד אין א הייך פון בערך 20.000 קילאמעטער מיט הויכע שנעלקייטן און געפינען זיך אין א שוואכערן גראוויטאציאנאלן פעלד ווי די ערד'ס ייבערפלאך. צוויי עפעקטן פאסירן גלייכצייטיג:
– ווײַל דער סאַטעליט באַוועגט זיך שנעל, מאַכט ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט אַז דער סאַטעליט'ס זייגער זאָל לויפֿן שטייטער.
– ווייל דער סאַטעליט איז אין שוואַכערער גראַוויטאַציע, מאַכט די אַלגעמיינע רעלאַטיוויטעט אַז דער סאַטעליט'ס זייגער זאָל לויפן שנעלער.
אויב מען לאָזט עס נישט קאָריגירט, וועלן די קליינע צייט-אונטערשיידן זיך אָנצאַמלען און פאַראורזאַכן GPS פּאָזיציע-פעלערן וואָס קענען דערגרייכן עטלעכע קילאָמעטער פּער טאָג. אין פאַקט, GPS סיסטעמען נעמען אריין רעלאַטיוויסטישע קאָרעקציעס צו האַלטן אַ פּינקטלעכע נאַוויגאַציע. דאָס איז אַ שטאַרק בייַשפּיל פון דער ראָלע וואָס רעלאַטיוויטעט שפּילט אין מאָדערנער טעכנאָלאָגיע.
מיינט דאָס אַז "צייט־רײַזע" איז מעגלעך?
ווען מענטשן הערן אז צייט קען פליסן אנדערש, די פראגע וואס קומט אפט ארויף איז וועגן צייט-רייזע. ביז א געוויסן גראד, איז "רייזע צו דער צוקונפט" פיזיש מעגלעך: אויב איר באוועגט זיך זייער שנעל אדער זענט נאנט צו אן עקסטרעמען גראוויטאציאנאלן פעלד, קענט איר דערפארן ווייניגער צייט ווי איינער אנדערש, און דערנאך צוריקקומען צו געפינען אז זיי זענען ווייטער אין דער צוקונפט.
אבער, צייט-רייזע איז פיל מער קאמפליצירט און בלייבט א ספעקולאטיוו געביט. געוויסע מאטעמאטישע לייזונגען אין אלגעמיינע רעלאטיוויטעט ערלויבן יא "טשודנע" צייט-פלאץ סטרוקטורן (ווי געוויסע ווארעם לעכער), אבער צי זיי זענען מעגליך אין נאטור, סטאביל, און פארלעצן נישט אנדערע פיזישע פרינציפן בלייבט אומקלאר. אזוי, כאטש די רעלאטיוויטעט פון צייט עפנט די טיר צו דיסקוסיעס וועגן צייט-רייזע, מיינט עס נישט אויטאמאטיש די מעגלעכקייט פון א צייט-מאשין ווי די אין וויסנשאפטלעכע פיקציע.
פארוואס פאסירט די רעלאטיוויטעט פון צייט?
די עסענץ פון דער רעלאטיוויטעט פון צייט איז אז פלאץ און צייט זענען נישט סטאטישע שטאפלען. זיי פארמען איין איינציקע ענטיטי: פלאץ-צייט. ווען מען באוועגט זיך שנעל, "אויספארשט" מען פלאץ-צייט אויף אן אנדערן וועג. ווען מען איז אין שטארקער גראוויטאציע, פארדרייט זיך דער שטאָף פון פלאץ-צייט, ענדערנדיג דעם ראטע פון צייט.
אין פּשוטערע ווערטער, האַלט דער אוניווערס די קאָנסיסטענץ פון די געזעצן פון פיזיק (למשל, די קאָנסטאַנטע גיכקייט פון ליכט) דורך "טוישן" ווי פּלאַץ און צייט ווערן געמאָסטן דורך פאַרשידענע אָבסערוואַטאָרן. דער עפֿעקט שיינט מאָדנע ווייל אונדזער אינטואיציע האָט זיך אַנטוויקלט ביי נידעריקע גיכקייטן און מיטלערער גראַוויטאַציע, נישט אויף קאָסמישע וואָג.
קלאָוזינג
די רעלאטיוויטעט פון צייט איז די געדאַנק אַז צייט איז נישט שטענדיק די זעלבע פֿאַר אַלעמען. עס איז אָפּהענגיק פֿון גיכקייט און גראַוויטאַציע. דער באַגריף שטאַמט פֿון איינשטיין'ס ספּעציעלע און אַלגעמיינע טעאָריעס פֿון רעלאטיוויטעט, און איז דעמאָנסטרירט געוואָרן דורך עקספּערימענטן און טעקנאַלאָגישע אַפּליקאַציעס ווי GPS. די רעלאטיוויטעט פֿון צייט דערמאָנט אונדז אַז די פֿיזישע רעאַליטעט איז אָפֿט מער מאָדנע ווי מיר קענען דערוואַרטן - און אַז וויסנשאַפֿטלעכע פֿאַרשטאַנד קען ענדערן די מערסט פֿונדאַמענטאַלע זאַך וואָס מיר נעמען אָן: דעם פֿלוס פֿון צייט אַליין.
אויב איר ווילט, קען איך אויך מאַכן אַ מער פּאָפּולערע (געמיטלעכע סטיל) ווערסיע פון דעם אַרטיקל אָדער אַ מער וויסנשאַפטלעכע ווערסיע מיט צייט-פאַרברייטערונג פֿאָרמולעס און קאַלקולאַציע ביישפילן.
