Thời gian の trì れ

Thời gian の trì れは, dị なる gia tốc độ の hạ にある2つの thời kế が dị なる thời gian を chỉ す lý do を thuyết minh する. Lệ えば,ISSにおける thời gian は, địa cầu thượng の thời gian よりも1 niên につき0.009 miểu trì れる.GPSVệ tinh が cơ năng するためには, địa cầu thượng のシステムと hiệp điều するために,Thời khôngの khúc がりを khảo lự する tất yếu がある.

Thời gian の trì れ( じかんのおくれ,Anh ngữ:time dilation) は,Tương đối tính lý luậnが dư ngôn する hiện tượng である. 2 nhân のQuan trắc giảがいるとき, hỗ いの tương đối đích なTốc độSoa により, またはTrọng lực tràngに đối して dị なる trạng thái にあることによって, 2 nhân が trắc định した kinh quá thời gian に soa が xuất る (Thời gianの tiến み phương が dị なる ).

Thời khôngの tính chất の kết quả として,Quan trắc giả に đối して tương đối đích に động いているThời kếは, quan trắc giả tự thân のCơ chuẩn hệNội で tĩnh chỉ している thời kế よりも tiến み phương が trì く, または tảo く quan trắc される. また, quan trắc giả よりも cường い ( または nhược い ) trọng lực tràng の ảnh hưởng を thụ けている thời kế も, quan trắc giả tự thân の thời kế より trì く, または tảo く quan trắc される. いずれも tĩnh chỉ している quan trắc giả や trọng lực nguyên から vô hạn viễn phương の quan trắc giả を cơ chuẩn として, thời kế の tiến み phương が “Trì い” と biểu hiện される. このような thời gian の trì れは, phiến phương だけを vũ trụ phi hành に tống った1 tổ のNguyên tử thời kếの thời gian のわずかなずれや,スペースシャトルに đáp tái された thời kế が địa cầu thượng の cơ chuẩn thời kế よりもわずかに trì いこと,GPSVệ tinh やガリレオVệ tinh の thời kế が tảo く động くようになっていること,Đông kinh スカイツリーの triển vọng đài に trí かれたQuang cách tử thời kếが địa thượng のそれよりわずかに tiến んでいる sựで thật chứng されている. Thời gian の trì れは, SF tác phẩm において vị lai へのThời gian lữ hànhの thủ đoạn を đề cung するために sử われることがある.

Tốc độ における thời gian の trì れ

Tường tế は “Đặc thù tương đối tính lý luận # thời gian ( thời khắc の cách たり ) の thân び”および “en:Time dilation of moving particles”を tham chiếu

Thanh い thời kế の cục sở cơ chuẩn hệ からは, vận động している xích い thời kế の thời gian は trì くなっていると nhận thức される

Đặc thù tương đối tính lý luậnでは, cơ chuẩn となる quán tính hệ nội の quan trắc giả から kiến ると, quan trắc giả に tương đối して động いている thời kế は, quan trắc giả の cơ chuẩn hệ nội で tĩnh chỉ している thời kế よりも thời gian の tiến みが trì くなって quan trắc されることを kỳ している. Tương đối tốc độ が tốc ければ tốc いほど thời gian の trì れは đại きくなり,Quang tốc(299,792,458 m/s) に cận づくにつれて thời gian の tiến み phương がゼロに cận くなる. これにより, quang tốc độ で di động する chất lượng のない lạp tử が thời gian の kinh quá の ảnh hưởng を thụ けないということになる.

Tĩnh chỉ している quan trắc giả の thời gian の khắc み phúc を$\Delta t$とすると, vận động thể の thời gian の khắc み$\Delta t'$は, quang tốc を$c_{}^{}$,Vận động thể の tốc さを$v_{}^{}$として,

$\Delta t'={\sqrt {1-(v/c)^{2}}}\Delta t$

となる. これは, thời gian とKhông gianを hợp わせて tọa tiêu 変 hoán をしないと, điện từ khí học の pháp tắc に hiện れる quang tốc$c$の ý vị が thuyết minh できない, という lý luận đích な yếu thỉnh から đạo かれたローレンツ変 hoánによる quy kết である. この sự thật は, vũ trụ から phi lai するTố lạp tử(Vũ trụ tuyến) の thọ mệnh が địa thượng のものより trường いことなどから xác nhận されており, hiện đại の tố lạp tử luận やTràngの lý luận は, đặc thù tương đối tính lý luận を cơ sở に cấu trúc されている.

Dĩ hạ の thuyết minh では単 thuần hóa するため gia tốc ・ giảm tốc を khảo えず, đẳng tốc trực tuyến vận động を tiền đề とする. Vũ trụ thuyền が quang tốc の90%の tốc độ で hàng hành しているとき, thuyền ngoại の tĩnh chỉ している quan trắc giả が1 niên gian を trắc định する thời gian は, vũ trụ thuyền の trung では thượng thức より$\Delta t'=0.436_{}^{}\Delta t$となり, vũ trụ thuyền の thời kế の khắc み phúc は tĩnh chỉ hệ の ước 0.44 bội である. つまり vũ trụ thuyền nội の thời kế では, まだ0.44 niên, tức ち5ヶ nguyệt bán しか kinh quá していない.

この hiện tượng を lợi dụng すると, quang tốc に cận い vũ trụ thuyền で vũ trụ を駆けめぐり, hà niên か hậu, xuất phát địa điểm に lệ ってきたような tràng hợp, xuất phát địa điểm にいた nhân は niên を thủ り, vũ trụ thuyền にいた nhân は niên を thủ らないという hiện tượng が sinh じ, vũ trụ thuyền は vị lai への nhất phương thông hành のタイムマシンの dịch mục を quả たすことになる.ピエール・ブールの『Viên の hoặc tinh』はこのアイデアに cơ づいたものであり,オリオン kế họaはこのアイデアに hướng けた thí みであった. なお, vũ trụ thuyền から tĩnh chỉ hệ を kiến ると, tĩnh chỉ hệ は tương đối đích に vận động していることになるが, thời gian の trì れが sinh じるのは vũ trụ thuyền trắc である. Tường しくはSong tử のパラドックスの hạng を tham chiếu のこと.

なお, この hiện tượng は quang tốc に cận い tốc độ でなくとも, nhật thường sinh hoạt における tốc độ でも cực く cận かではあるが sinh じている. Hiện にHàng không cơに tái せたNguyên tử thời kếの tiến みがごく cận かに trì れる sự が thật nghiệm によって xác nhận されている. ただしVũ trụ thuyềnやNhân công vệ tinhの tràng hợp は, tốc độ の ảnh hưởng のみならず trọng lực tràng の hữu vô による ảnh hưởng もある sự に chú ý する.

Trọng lực による thời gian の trì れ

Tường tế は “en:Gravitational time dilation”を tham chiếu

Nhất bàn tương đối tính lý luậnにおいては,Trọng lựcは không gian (Thời không) を oai ませ, thời gian の tiến みを変 hóa させる. このためTrọng lực ポテンシャルの đê い hoặc tinh thượng では, trọng lực ポテンシャルの cao い vũ trụ không gian に bỉ べて thời gian が trì く tiến むことになる. Lệ えば, toàn địa cầu trắc vị システム (GPS) では,GPS vệ tinhが địa biểu よりも trọng lực ポテンシャルが cao いところを hồi るので, địa cầu thượng ( chính xác には,ジオイドBiểu diện thượng ) の thời kế に bỉ べて1 miểu gian に100 ức phân の7 miểu tốc く tiến む.

GPS vệ tinhは địa thượng へ chính xác な thời gian を vân đạt することで địa cầu thượng の chính xác な vị trí を trắc định しているが, địa cầu の chu りを cao tốc で di động する vệ tinh の thời kế は trì れるため, thật tế に cao tốc di động により địa thượng の thời kế に bỉ べて1 miểu gian に100 ức phân の2.55 miểu trì れる. Nhất phương, tiên に thuật べた thông り trọng lực ポテンシャルの soa で1 miểu gian に100 ức phân の7 miểu tốc く tiến むので, soa し dẫn きすると, GPS vệ tinh đáp tái の thời kế は địa thượng の thời kế よりも1 miểu gian に100 ức phân の4.45 miểu tốc く tiến む. そのため vệ tinh trắc の nội tàng thời kế は mỗi miểu 100 ức phân の4.45 miểu だけ trì く tiến むように điều chỉnh されている. また, より nghiêm mật には vệ tinh から địa thượng へ điện ba が vân わる kinh lộ も địa cầu の trọng lực tràng にあり, vân bá の thời gian も ảnh hưởng を thụ ける. この phân も điều chỉnh して điện ba が phát tín される.

SF tác phẩm における thời gian の trì れ

Thời gian の trì れで sinh じる trạng thái は, お già 噺である『Phổ đảo thái lang』において, chủ nhân công の phổ đảo thái lang がLong cung thànhに hành って quá ごした sổ nhật gian に, địa thượng では hà bách niên という thời gian が quá ぎていたという thoại に tự ている (Tùng cốc みよ tửの『まえがみ thái lang』では long cung thành の nhất nhật が địa thượng の nhất niên.Tây du kýにおいても thiên giới の nhất nhật は địa thượng の nhất niên ) ので thời gian の trì れのことを tục に “ウラシマ hiệu quả”とカタカナで biểu ký して nhật bổn では hô んでいるが, vật lý học dụng ngữ ではない. SF đồng nhân chí “Vũ trụ trần”Chủ tể giả のSài dã thác mỹが mệnh danh giả と ngôn われる.

Nhật bổn では phục sổ のSF tác giaやMạn họa giaが, thời gian kinh quá が trì くなる hiện tượng を bối cảnh に, phổ đảo thái lang の vật ngữ の cân thư きをめぐり “Chủ nhân công が vũ trụ nhân とともに quy (Viên bàn hình vũ trụ thuyền) に thừa って, long cung thành ( dị tinh ) へQuang tốc( á quang tốc ) di động したために địa cầu との thời gian の tiến み phương にずれが sinh じた” とする giải 釈を đề kỳ している. また, quang tốc ないし á quang tốc で phi hành する vũ trụ thuyền が đăng tràng する tác phẩm ではしばしば thời gian の kinh quá のずれを chỉ して “ウラシマ hiệu quả” として ngôn cập する.

Tác phẩm lệ

Phong điền hữu hằng『 tri られざる cổ đại sử thần thoại の ngân tích 』では, phổ đảo thái lang は long cung thành に hành ったのではなく vũ trụ lữ hành をしてタイムトラベルしたと giải 釈する.

Đằng tử bất nhị hùngの tác phẩm である『ドラえもん』では “Phổ đảo thái lang tự thân が thật は hải でなく vũ trụ に liên れて hành かれてウラシマ hiệu quả を thể nghiệm した” のではないかと khảo えたドラえもんたちが,タイムマシンでその chân ngụy を xác かめに hành くエピソードが đăng tràng する. Đồng tác giả の đoản biên 『Thế giới danh tác đồng thoại』も phổ đảo thái lang の vũ trụ lữ hành を tráp う. また『Đằng tử ・F・ bất nhị hùng のSF đoản biên』のひとつ『Nhất thiên niên hậu の tái hội』でも, địa cầu を ly れたパイロットが, vũ trụ thuyền の cơ nội では10 niên ほどしか kinh っていないが, địa cầu では1000 niên の nguyệt nhật が lưu れているという biểu hiện が xuất てくる. Am dã tú minhの giam đốc デビュー tác 『トップをねらえ!』でもストーリーに thủ り nhập れられて, chu 囲の nhân 々の thành trường から thủ り tàn され, tối hậu には hữu nhân との ly biệt を cường いられる chủ nhân công の bi ai が miêu かれている. なお, bổn tác の xí họa ・ cước bổn を thủ がけたCương điền đấu tư phuは, このモチーフは hậu thuật の “Chung わりなき chiến い” から trứ tưởng したと chứng ngôn している ( 2008 niên 3 nguyệt phóng ánh の『BSアニメ dạ thoại』での phát ngôn).

『ウルトラマンメビウス』では đăng tràng nhân vật のひとりが, かつて á quang tốc vũ trụ thuyền の nhậm vụ に huề わっていたために, 40 đại tiền hậu の nhược さでありながら lão nhân となった đồng liêu と đồng niên đại であるという thiết định がなされている.

Hoàn xuyên トモヒロTác の mạn họa 『Thành huệ の thế giới』においても, nhất thuấn で mục đích địa に đáo đạt する “Tinh môn” を thông らずに, á quang tốc tốc độ で hàng hành する hóa vật thuyền に thừa ったために, thuyền ngoại では13 niên の nguyệt nhật が lưu れ, bổn lai muội であるはずの thất lại thành huệ より niên hạ になった tỷ の thất lại hương nại hoa が đăng tràng する.

『Địa cầu chiến đội ファイブマン』では, vật ngữ chung bàn, tử vong したと tư われていた tinh xuyên huynh muội ( ファイブマン ) の nhục thân が sinh きていた sự が minh かされるが, tinh xuyên huynh muội が, 20 niên の nguyệt nhật が lưu れ, thành trường しているのに đối し, nhục thân の phương は, thời gian の tiến みの trì い vũ trụ にいた sự から, tự bàn と変わらぬ nhược さを bảo っていた.

Hải ngoại

ポピュラーな tố tài であり,ジョー・ホールドマン『Chung りなき chiến い』では, ある nhất binh tốt が1000 niên dĩ thượng 続いた tinh gian chiến tranh の khai chiến から chung chiến までを kinh nghiệm し,ポール・アンダースン“タウ・ゼロ” では, エンジン chế ngự に chi chướng をきたし vô hạn に gia tốc する vũ trụ thuyền でこの vũ trụ の chung yên を mục にする, といったように, đa くの tác phẩm のテーマにかかわるガジェットとなっている.

Ánh họa 『インターステラー』ではワームホールを lợi dụng して di trụ khả năng hoặc tinh の tham tác に hướng かった nhất hành がブラックホールへの tiếp cận などの cao trọng lực hoàn cảnh に hà độ か thân を trí いたため, chủ nhân công が quy hoàn した tế には địa cầu trắc では80 niên ほど kinh quá しており, xuất phát thời に10 tuế だった chủ nhân công の nương はすっかり niên lão いていた.

SF tác phẩm ではないが, anh quốc のロックバンド,クイーンの lặc khúc “'39”は, tân thiên địa を cầu め vũ trụ thuyền に thừa った thừa tổ viên が “Thời gian の trì れ” によって sổ bách niên hậu に quy ってきたというストーリーである.この khúc はThiên thể vật lý họcBác sĩ であるギタリストのブライアン・メイが tác từ tác khúc した.

C・S・ルイスの “ナルニア quốc vật ngữ”でも, ナルニア thế giới で nhất nguyệt ( hựu は sổ ヶ nguyệt ) quá ごしたのに tự phân đạt の thế giới では sổ thời gian しか kinh っていない, という miêu tả が sào り phản し đăng tràng する.

Tham khảo văn hiến

• Callender, C.;Edney, R. (2001).Introducing Time.Icon Books.ISBN1-84046-592-1
• Einstein, A. (1905).“Zur Elektrodynamik bewegter Körper”.Annalen der Physik322(10): 891.Bibcode:1905AnP...322..891E.doi:10.1002/andp.19053221004.http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www.
• Einstein, A. (1907). “Über die Möglichkeit einer neuen Prüfung des Relativitätsprinzips”.Annalen der Physik328(6): 197–198.Bibcode:1907AnP...328..197E.doi:10.1002/andp.19073280613.
• Hasselkamp, D.; Mondry, E.; Scharmann, A. (1979). “Direct Observation of the Transversal Doppler-Shift”.Zeitschrift für Physik A289(2): 151–155.Bibcode:1979ZPhyA.289..151H.doi:10.1007/BF01435932.
• Ives, H. E.; Stilwell, G. R. (1938). “An experimental study of the rate of a moving clock”.Journal of the Optical Society of America28(7): 215–226.doi:10.1364/JOSA.28.000215.
• Ives, H. E.; Stilwell, G. R. (1941). “An experimental study of the rate of a moving clock. II”.Journal of the Optical Society of America31(5): 369–374.doi:10.1364/JOSA.31.000369.
• Joos, G. (1959). “Bewegte Bezugssysteme in der Akustik. Der Doppler-Effekt”.Lehrbuch der Theoretischen Physik, Zweites Buch(11th ed.).
• Larmor, J. (1897). “On a dynamical theory of the electric and luminiferous medium”.Philosophical Transactions of the Royal Society190:205–300.Bibcode:1897RSPTA.190..205L.doi:10.1098/rsta.1897.0020.(third and last in a series of papers with the same name).
• Poincaré, H. (1900). “La théorie de Lorentz et le principe de Réaction”.Archives Néerlandaises5:253–78.
• Puri, A. (2015).“Einstein versus the simple pendulum formula: does gravity slow all clocks?”.Physics Education50(4): 431.Bibcode:2015PhyEd..50..431P.doi:10.1088/0031-9120/50/4/431.http://iopscience.iop.org/0031-9120/50/4/431/.
• Reinhardt, S. (2007).“Test of relativistic time dilation with fast optical atomic clocks at different velocities”.Nature Physics3(12): 861–864.Bibcode:2007NatPh...3..861R.doi:10.1038/nphys778.http://www.mpq.mpg.de/~haensch/comb/people/thomas/NaturePhysics07.pdf.
• Rossi, B.; Hall, D. B. (1941). “Variation of the Rate of Decay of Mesotrons with Momentum”.Physical Review59(3): 223.Bibcode:1941PhRv...59..223R.doi:10.1103/PhysRev.59.223.
• Weiss, M.. “Two way time transfer for satellites”.National Institute of Standards and Technology.2017 niên 9 nguyệt 27 nhậtDuyệt lãm.
• Voigt, W. (1887). “Über das Doppler'sche princip”.Nachrichten von der Königlicher Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen2:41–51.

Ngoại bộ リンク

• Online Time Dilation Calculator
• Proper Time