光の速度は 、観測者の速度や光源の速度に関係なく、どの観測者にとっても一定であることが実験的に証明されています。これは、1881 年のマイケルソンとモーリーの実験で間接的に観察されたものです。これは、高精度の時計を搭載した超音速飛行機で移動中にも観察でき、この場合、時計は「遅れ」ます。太陽から放出される、数分の一秒のオーダーで平均寿命が短い粒子が地球上で検出されることがあります。これは、粒子の平均寿命が延びていることを意味します。
時間の遅れは 光速度の不変性の結果です。次の状況を考えてみましょう。人が船に乗って移動し、点 P で別の人とすれ違うとします。船は鏡と平行に移動するため、発せられた光パルスは船内の観察者に戻ります。図 01 を見てください。
図 1: 船外の観察者から見た斜め方向の軌道と、船内の観察者から見た垂直方向の軌道。
船内の観察者は、光が船の変位に垂直な直線に沿って前後に移動するのを見ます。船の外にいる観察者は、光が斜めに伝播し、光パルスが鏡に向かい、鏡によって反射されて船に向かうのが見えます。
図 2: 観察者が見た光パルスの軌跡によって形成される幾何学的図形: 静止時。動いています。
どちらの観測者にとっても光の速度は同じです。これに基づいて、図 2 の 2 つの三角形の 1 つを分析して、時間の遅れを示す方程式を導き出すことができます。
船の外で静止している観測者によると、光が線 d に沿って経路の半分を進むために Δt 1 を使用します。これと同じ時間間隔を使用して、船がその距離を移動するのにかかる時間を測定します。
Δt 2 は、光が距離 b を移動するのにかかる時間間隔として使用されます。これは、船内で移動する観察者によると、三角形の高さに相当します。このようにして、次のようになります。
船がカバーする距離は次の式で与えられると推測できます。
a = v。 Δt 1 (図02に示すように)
船内の観測者にとって、光パルスがたどる経路 b は次のとおりです。
b = c.Δt 2 (図 02 を参照)
そして、船の外にいる観察者にとって、光が移動する距離 d は次のようになります。
d = c。 Δt 1 (図02に示すように)
どこ
v は移動する観察者の速度です。
c は光の速度です。
Δｔ
２
は、観察者が移動するために経過する時間間隔であり、これを膨張時間と呼ぶ。
Δt
1 は
観察者が静止している間に経過した時間間隔であり、固有時間とも呼ばれます。
次のことを知っているので、 ピタゴラスの定理を 適用できます。
a² + b² = d²
同等のものに置き換えると、次のようになります。
v².Δt 1 ² + c².Δt 2 ² = c².Δt 1 ²
c².Δt 2 ² = c².Δt 1 ² – v².Δt 1 ²
両辺を係数 c² で割ると、次が得られます。
Δt 2 ² = Δt 1 ² – (v²/c²).Δt 1 ²
Δt 2 ² = Δt 1 ²(1 – v²/c²)
両辺の 平方根 を抽出すると、船内の観測者の時間を取得できます。
この結果は、船内から観察者によって測定された時間が数値的に小さいことを示しており、これは船が拡張を受けたであろう、つまり、あたかも各ユニットがそれ自体のユニットに関連して拡張を起こしたかのように結論付けることができます。時間。後者は、静止しているとみなされる観察者によって測定された時間間隔であることを思い出してください。
静止している観察者の時計では、船内で測定される時間よりも数値的に大きな時間が測定されます。これは次の要因によって異なります。
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参考文献:
アイスバーグ、ロバート・レズニック、ロバート。量子物理学 – 原子、分子、固体、
原子核と粒子。パウロ・コスタ・リベイロ、アニオ・コスタ・ダ・シルベイラ、マルタ訳
フェイジョ・バローゾ。リオデジャネイロ：キャンパス、1979 年
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