Релятивистское замедление времени

Релятивистское замедление времени

Замедление времени — прямое следствие того, что скорость света одинакова для всех наблюдателей. Если это так, то «одновременно» и «через секунду» перестают быть абсолютными понятиями: часы, движущиеся относительно наблюдателя, идут медленнее его собственных, причём в γ = 1/√(1 − v²/c²) раз. Наглядно это показывает мысленный опыт со световыми часами: луч, бегающий между двумя зеркалами в летящем вагоне, для наблюдателя на перроне проходит зигзагом более длинный путь, а раз его скорость неизменна, то и «тик» занимает больше времени. Эффект взаимен — каждый из двух наблюдателей видит, что медленнее идут чужие часы, — и парадокс близнецов разрешается тем, что вернувшийся близнец менял систему отсчёта, разгоняясь и тормозя.

Это не философия, а измеряемая величина. Мюоны, рождающиеся в верхних слоях атмосферы, живут в покое всего 2,2 микросекунды и по классическому расчёту не должны долетать до поверхности — но долетают, потому что для них время течёт в десятки раз медленнее. В 1971 году эксперимент Хафеле — Китинга с атомными часами на рейсовых самолётах подтвердил расхождение до долей микросекунды. Самое массовое применение — GPS и ГЛОНАСС: часы на спутниках из-за скорости отстают примерно на 7 микросекунд в сутки и одновременно уходят вперёд на 45 микросекунд из-за более слабой гравитации; без учёта обеих поправок координаты «уплывали» бы на километры в день.

В формулу входит только модуль скорости, поэтому направление движения роли не играет, а при обычных скоростях эффект исчезающе мал: у пассажира самолёта γ отличается от единицы на 10⁻¹², и за всю жизнь набегают наносекунды. Заметным замедление становится начиная примерно с 10 % скорости света. Формула описывает лишь кинематическое замедление в инерциальных системах; гравитационное замедление вблизи массивных тел даёт общая теория относительности. Калькулятор берёт скорость и собственное время (по часам движущегося объекта) и показывает время в системе неподвижного наблюдателя, фактор Лоренца γ, отношение β = v/c и накопленное расхождение часов.