שאלה בקשר לזמן ומרחק...

[multicore]

מועבר לפורום מדע וטכנולוגיה.

[tdknight]

מה?? ניראה לי אתה קצת מבולבל ...

דמיין חללית אתה יושב בפנים אתה טס 8 וחצי דקות בפנים . הזמן הזה ירד בחייך כי חייתה 8 דקות ועזוב מה שהולך מסביבך . זה מרחק מטורף איך בדיוק תרגיש את זה מיידית?

מה הולך מבחוץ לחללית ... לעולם האמיתי יקח הרבה יותר זמן להגיע למה שעשיתה 8 הדקות האלו . אבל אתה אישית הזדקת...

אל תשכח ששמונה וחצי דקות זה הזמן שצופה (מערכת ייחוס נייחת בקירוב) מודד בשעון שנח יחד איתו. אם תיאורטית תרכיב את השעון הזה על קרן אור שתגיע אליך מהשמש, השעון יגיע מבחינתך תוך שמונה דקות (תמדוד עם שעון אחר שהכינותה מראש), אבל הוא יראה שעברו 0 שניות.

[Klayhamn]

חברים שימו לב רק שיש לכם קצת בעיה בטרימינולוגיה, שגורמת לחלק מהבלבול

נאמר פה: "אם תטוס במשך 8 וחצי דקות במהירות האור הזמן עבורך יעצור מלכת ותזדקן רק בשבריר שניה".

השאלה היא מה זה "תטוס במשך 8 וחצי דקות". לאיזה נקודת הסתכלות מיוחס משך הזמן הזה.

מן הסתם הכוונה שלך הייתה שאם אתה עוזב מקום כלשהו, נע במהירות האור וחוזר לאותו מקום לאחר 8 וחצי דקות, אזי הזמן שעבר עבור "צופה נייח" שצפה בך הוא 8 וחצי דקות, אך הזמן שעבר עבורך קצר מכך בהרבה.

להגיד "תטוס במשך 8 וחצי דקות ולא תזדקן!" זה משפט מבלבל שלא ברור ממנו "איפה" או "עבור מי" בדיוק עוברות ה-8 וחצי דקות האלה.

זה נשמע קצת כמו סלט שמערבב זמן אבסולוטי עם זמן יחסי. אין איזה "מישור קוסמי" שבו טיסות יכולות להימשך זמן מסויים.

הזמן הוא תמיד יחסי.

לכן כשמדברים על "משך זמן" חשוב להבהיר מה היא הפרספקטיבה שבו הוא נמדד.

ולכן, לגופו של עניין - אם *אתה* עצמך תטוס בחללית במהירות האור ויעברו 8 וחצי דקות *עבורך* - אזי הזמן שיעבור עבור צופה נייח כלשהו הוא רב מאוד (כמה חודשים או שנים אם אני לא טועה).

דיסקליימר: אני לא מומחה אז אם טעיתי אשמח לשמוע תיקון.

[ate5502]

אהלן.

אז לפני שמישהו במסע צלב ינסה לתקן אותי בחצאי אמיתות, אני לומד לתואר בפיסיקה.

אם אני אטוס במהירות האור 1000000 שנה יעברו עלי, כנוסע, 1000000 שנה. לא כזה מסובך.

העניין פה מתחיל להסתבך שאני חושב על מי שצופה בי.

ופה אני פותח קורס קצר, אז מי שעייף שיקפוץ למסקנות:

אם אני זורק כדור במהירות של 7 קמ"ש, המהירות של הכדור היא 7 קמ"ש.

אם אני רץ במהירות של 10 קמ"ש וזורק כדור במהירות הנ"ל, מהירותו תהייה 17 קמ"ש.

בסיסי, אני יודע.

הקטע שבו העניין הזה מתחיל להיות בעייתי, זה שבתחילת המאה הקודמת נערך ניסוי שקבע בצורה חד משמעית, כי מהירות האור קבועה תמיד.

לא משנה כמה מהר תנוע כאשר "תזרוק" אותו, מהירותו תהיה זהה.

קמו הרבה אנשים וטענו שהניסוי לוקה בחסר לא מדוייק ושהטענה אידיוטית במהותה.

ואז כמו שאנו יודעים, בא אינשטיין ואמר שהניסוי היה מדוייק, ואנו צריכים להתמודד עם תוצאותיו.

נמשיך בהודעה הבאה כי החלון פה התחיל לעשות לי צרות.[br]פורסם בתאריך: 9.01.2010 בשעה 22:51:58

---

מישהו עומד ברכבת ומישהו עומד בחוץ.

הרכבת לא זזה.

הבחור ברכבת מדליק גפרור.

שני הבחורים רואים את קרני האור פוגעים בשני צידי הקרון בו זמנית.

עד כאן טוב ויפה.

הרכבת מתחילה לנוע.

הבחור מדליק את הגפרור במרכז הקרון.

הוא רואה את האור פוגע בשני צידי הקרון בו זמנית. (מבחינתו הקרון לא זז. חוקי ניוטון, לא ניכנס לזה).

הבחור שלצד המסילה חותך את אשכיו ומחליף את שמו ללינדסי - הוא רואה את האור פוגע בצידו האחורי של הקרון לפני שהוא פוגע בחלקו הקדמי!!!!

(למי ששכח - האור נשאר במהירות קבועה, מה שאומר שכל תנועה תקרב אותנו למהירות האור...)

קפיצת מדרגה קטנה - הזמן שעבר על שניהם לא היה זהה!!! (אם זה היה גבוה מדי אני מתנצל, יותר מדי נוסחאות באמצע.)

ולמסקנה:

חוקי הפיסיקה נועדו לאפשר לכל אחד מאיתנו למדוד את היקום מנקודת מבטו, ולהבין מה קורה במקום אחר.

חוקי הפיסיקה גם חלים על האדם בחללית, שמבחינתו השעון מתקתק באותה מהירות.

הצופה מבחוץ, ורק הוא, יראה את הזמן בחללית כעומד מלכת.

אם האור מהשמש מגיע לפה בשמונה דקות, אנו כצופים מבחוץ רואים שעל האור לא עובר זמן.

מבחינתו זה היה זמן קטן כ"כ עד זניח.

אך אם עוברים למערכת שלו, הפוטונים יראו אותנו קומלים ומתים לפני שהם הספיקו להגיד "היי! הם קומלים ומתים!".

אם הפוטונים יסתכלו על השעון שלנו הם יתבעסו נורא, כי הם יחשבו שהם עומדים למות.

אבל הם לא צריכים להסתכל בשעון שלנו! יש להם את שלהם.

מקווה שהצלחתי להעביר שיעור בעייתי.

[Klayhamn]

ATE - הסברת את מה שאני ניסיתי להסביר בצורה קצת יותר ציורית ומשעשעת

אבל היות ולי אין השכלה רשמית בפיסיקה, אשמח אם תוכל על רגל אחת להסביר:

*למה* המהירות משפיעה על הזמן היחסי בין אובייקטים שונים. כלומר, האם זו "אשליה" בלבד, או שמא "הזמן" עצמו (וגם זו שאלה בפני עצמה, מה הוא הזמן) משתנה (או משפיע באופן שונה?), או שאולי בכלל הכל בגלל המושג "זמן" והבעייתיות שבו? האם לכל חלקיק יש "זמן משלו" שנקבע על פי המהירות שלו? אם כך, כיצד נקבע "הזמן שחווה" אובייקט המורכב מחלקיקים רבים, לדוגמא - ג'ירפה, או בן אדם? עד כמה שאני מבין מדובר לא סתם ב-"עניין של נקודת מבט" (כשסתם מתעסקים עם שעונים וכו' זה כן - אבל: ) אם אסע למסע קצר לאלפא סנטאורי במהירות האור (מסע שיקח אם אני לא טועה 4 שנים) ואחזור (כלומר 8 סך הכל) - בינתיים על כדוה"א יחלפו יותר מ-100 שנים, אני טועה? האם ברגע שאני מגביר את המהירות שלי, החלקיקים שלי נעים "לאט" יותר מאשר אלו שמחוץ לחללית? או אולי רק יותר מאשר אלו של הצופים הנייחם בכדוה"א? מה גורם להפרשים הללו בין "השעונים" - מה המחולל הפיסיקלי של השינוי הזה.

אנסה לחדד את השאלה שלי ע"י הניסוי הבא. נניח שבמהלך המסע שלי במהירות האור אני גם משדר כל הזמן את הנעשה בחללית בחזרה לכדוה"א. הם רואים אותי ישן, אוכל, משתין וכיו"ב. אני מעביר את המידע הזה במהירות האור. בווא נניח לשם ההבהרה - שאני לא מתרחק מכדוה"א עצמו - בוא נניח ואני נע סביבו במעגלים, ככה שאני תמיד באותו מרחק. בוא נניח שלוקח למידע שניה להגיע -- ככה שרואים את הוידאו על כדוה"א כמעט ב-"לייב".

כיצד יתבטא אותו "הבדל שעונים" או "הבדל בזמן" בשידור הוידאו? האם הצופים הנייחים על כדוה"א יראו אותי נע לאט לאט בחללית, והמראות שלי אוכל ארוחת ערב יתפרסו על פני עידן ועידנים? האם דורות שלמים יוכלו לצפות באותו "סשן" שינה שלי, מבלי שהוא יגמר?

האם זה בגלל של"נתונים" יקח יותר זמן להגיע (ואם כן למה?) או שהם יגיעו כל הזמן, פשוט הם ישקפו "מציאות שנמרחת על פני יותר זמן"?

[infer73]

ופה אני פותח קורס קצר, אז מי שעייף שיקפוץ למסקנות:

אם אני זורק כדור במהירות של 7 קמ"ש, המהירות של הכדור היא 7 קמ"ש.

אם אני רץ במהירות של 10 קמ"ש וזורק כדור במהירות הנ"ל, מהירותו תהייה 17 קמ"ש.

צריך תמיד לזכור ולכן צריך גם לציין כי מהירות (מלבד מהירות האור) היא עניין יחסי לחלוטין.

כאשר את אומר שאתה רץ במהירות של 7 קמ"ש אתה מתכוון למהירות של 7 קמ"ש ביחס לרצפה

שעליה אתה רץ ואני עומד עליה. עם זאת, צריך לזכור כי הרצפה שעליה אנחנו עומדים גם זזה למעשה

כי היא מחוברת לכדוה"א שגם זז, כאשר המהירות שלו תלויה ביחס לאיזה גורם אתה מודד אותה.

לעומת זאת, מהירות האור (ותקנו אותי אם אני טועה) קבועה ביחס לצופה, וזה מה שגורם לבעיות וחוסר הבנה

[ate5502]

ATE - הסברת את מה שאני ניסיתי להסביר בצורה קצת יותר ציורית ומשעשעת

אבל היות ולי אין השכלה רשמית בפיסיקה, אשמח אם תוכל על רגל אחת להסביר:

*למה* המהירות משפיעה על הזמן היחסי בין אובייקטים שונים. כלומר, האם זו "אשליה" בלבד, או שמא "הזמן" עצמו (וגם זו שאלה בפני עצמה, מה הוא הזמן) משתנה (או משפיע באופן שונה?), או שאולי בכלל הכל בגלל המושג "זמן" והבעייתיות שבו? האם לכל חלקיק יש "זמן משלו" שנקבע על פי המהירות שלו? אם כך, כיצד נקבע "הזמן שחווה" אובייקט המורכב מחלקיקים רבים, לדוגמא - ג'ירפה, או בן אדם? עד כמה שאני מבין מדובר לא סתם ב-"עניין של נקודת מבט" (כשסתם מתעסקים עם שעונים וכו' זה כן - אבל: ) אם אסע למסע קצר לאלפא סנטאורי במהירות האור (מסע שיקח אם אני לא טועה 4 שנים) ואחזור (כלומר 8 סך הכל) - בינתיים על כדוה"א יחלפו יותר מ-100 שנים, אני טועה? האם ברגע שאני מגביר את המהירות שלי, החלקיקים שלי נעים "לאט" יותר מאשר אלו שמחוץ לחללית? או אולי רק יותר מאשר אלו של הצופים הנייחם בכדוה"א? מה גורם להפרשים הללו בין "השעונים" - מה המחולל הפיסיקלי של השינוי הזה.

אנסה לחדד את השאלה שלי ע"י הניסוי הבא. נניח שבמהלך המסע שלי במהירות האור אני גם משדר כל הזמן את הנעשה בחללית בחזרה לכדוה"א. הם רואים אותי ישן, אוכל, משתין וכיו"ב. אני מעביר את המידע הזה במהירות האור. בווא נניח לשם ההבהרה - שאני לא מתרחק מכדוה"א עצמו - בוא נניח ואני נע סביבו במעגלים, ככה שאני תמיד באותו מרחק. בוא נניח שלוקח למידע שניה להגיע -- ככה שרואים את הוידאו על כדוה"א כמעט ב-"לייב".

כיצד יתבטא אותו "הבדל שעונים" או "הבדל בזמן" בשידור הוידאו? האם הצופים הנייחים על כדוה"א יראו אותי נע לאט לאט בחללית, והמראות שלי אוכל ארוחת ערב יתפרסו על פני עידן ועידנים? האם דורות שלמים יוכלו לצפות באותו "סשן" שינה שלי, מבלי שהוא יגמר?

האם זה בגלל של"נתונים" יקח יותר זמן להגיע (ואם כן למה?) או שהם יגיעו כל הזמן, פשוט הם ישקפו "מציאות שנמרחת על פני יותר זמן"?

בקצרה: כן.

יחסית לצופה מהצד, במהירות האור הזמן עוצר.

מאחר שאנו יודעים שעצם בעל מסה לא יכול להגיע למהירות האור (משקלו יגדל כל הזמן, ולכן נצתרך אנרגיה אינסופית בשביל להאיצו), זה דיבורים בעלמא.

מה שכן ניתן להשיג זה "נסיעה אל העתיד" שהזמן שיעבור עליך יהיה קצר מאד.

או בעצם, שארוחתו של האסטרונאוט תימשך עידן ועידנים.

זה ענייני פרספקטיבה, ואפשר להקביל את זה לכוחות אינרציה (הכח הצנטריפוגלי, כח קוריאוליס) שלא באמת קיימים, אלא הם טריקים מתמטיים שנועדו לעזור לנו לעבור בין מערכות יחוס.

הרי אם אני אקשור אבן בחוט ואסובב אותה במעגל, היא לא תרגיש כח צנטריפוגלי, היא תרגיש את החוט שמושך אותה למרכז המעגל.

רק במע' הייחוס של צופה מן הצד, הכח הצנטריפוגלי קיים.

מה שצריך לקחת מזה זה שהזמן הוא מימד. משמע ציר במע' צירים.

כמו שיש לנו x, y, ו- z, יש לנו משתנה נוסף שהוא t. כל משתנה זה ציר עם ערכים מספריים לא תלויים בצירים האחרים.

וכמו שניתן לנוע על ציר ה-x, ניתן גם לנוע על ציר הזמן.

צריך להבין שהזמן הוא לא מוחלט כמו שנוח לנו לראותו.

כמו שאני יכול להזיז את הכיסא שלי במרחב, אני יכול להזיז אותו בזמן.

זו לא אשלייה, ולא טריק.

צריך תמיד לזכור ולכן צריך גם לציין כי מהירות (מלבד מהירות האור) היא עניין יחסי לחלוטין.

כאשר את אומר שאתה רץ במהירות של 7 קמ"ש אתה מתכוון למהירות של 7 קמ"ש ביחס לרצפה

שעליה אתה רץ ואני עומד עליה. עם זאת, צריך לזכור כי הרצפה שעליה אנחנו עומדים גם זזה למעשה

כי היא מחוברת לכדוה"א שגם זז, כאשר המהירות שלו תלויה ביחס לאיזה גורם אתה מודד אותה.

לעומת זאת, מהירות האור (ותקנו אותי אם אני טועה) קבועה ביחס לצופה, וזה מה שגורם לבעיות וחוסר הבנה

נכון.

עצם זה שאנו נמצאים על כדה"א גורם לנו להזדקן יותר לאט מאשר מי שחווה את הזמן ה"אמיתי" במרכז היקום (גם היקום זז).

ומהירות האור נשארת קבועה ביחס לצופה תמיד, וזה מה שאיפשר את התגלית החשובה הזו מלכתחילה (דרך ניסויי חשיבה. תהרגו אותי איך אינשטיין הבין את כל עניין עקמומיות היקום מניסוי עם תוצאה אחת).

ד"א יש עניין הרבה יותר בעייתי מעקמומיות הזמן.

המרחב משנה את גודלו (לא התבלבלתי) במהירויות שונות.

אם נחזור לרכבת, הבחור שלצד המסילה רואה את חלקו הקדמי של הקרון יותר ארוך כאשר הקרון נמצא בתנועה.

וכל הדברים הללו הם לא דברי סרק.

החישובים המדוייקים עד להחריד הללו מאפשרים לנו לקיים תשדורות לווין למשל (שהרי אנו יודעים שעל הלווין עובר זמן שונה מאיתנו).

שידורי טלוויזיה עולמיים ורשת האינטרנט לא היו מתאפשרים בלי התגלית הזו.

[Klayhamn]

כן השאלה היא אבל האם אתה עושה הבדלה בין "רואה את הקרון ארוך יותר" ל- "הקרון ארוך יותר עבורו"?

הבעיה שלי עם פיזיקאים היא שהם שמים דגש רב מאוד (ובצדק) על היקום הניתן לבחינה בלבד.

כלומר, עבורם אין מציאות אובייקטיבית (או שהיא לא רלוונטית), והמציאות מוכתבת אך ורק על פי מה שניתן לקלוט במדידות שונות ובנקודת ייחוס מסויימת (במרחב ובזמן). לכן - לדוגמא - פיזיקאים יטענו שה-"בו-זמניות" האבסולוטית לא קיימת, אלא רק זו היחסית.

אך האם לא תסכים איתי ש*כן* קיימת בו-זמניות אבסולוטית, רק שאין לה שום משמעות מדעית כי היא לא ניתנת למדידה?

אחדד את כוונתי --

בזמן שקראת את המילה הזו דברים מסויימים ארעו ביקום. לדוגמא, אולי כוכב חדש נולד, או כוכב אחר מת.

שני המאורעות האלה אכן יכלו "לקרות בזמן שבו קראת את המילה" - גם אם באופן מעשי לא תבחין בכך כי אחד מאוד קרוב אליך והשני מאוד רחוק.

כלומר - אתה תדע ששניהם ארעו באותו "זמן" ביחס אליך רק כפונקציה של הזמן שיקח לאור (או למידע) להגיע, למרות שאתה חייב להסכים איתי שבכל רגע נתון, המציאות האובייקטיבית בכללותה קיימת.

כלומר, העובדה שאני פה מקליד -- לא אומרת שצ'ינג צ'ונג בסין לא אוכל עכשיו ארוחת בוקר. גם אם יקח זמן מסויים לאור להגיע אלי -- שיצור עיכוב ב-"תמונה" שיש לי של צ'ינג צ'ונג.

אני מציין את כל זה כי אני חושב שנוח יותר להתמודד עם מושג הבו-זמניות מאשר עם המושגים האחרים שציינו.

לצורך העניין --- אם ניקח את מערכת הצירים הארבע מימדית שלך -- אתה חייב להסכים איתי שיכולים להיות שני אירועים בעלי אותו "זמן" אך מקום שונה במרחב. הם בעלי אותו "זמן" במובן ששניהם בעלי קואורדינטה זהה על ציר ה-T. אני טועה?

אם נחזור לעניין המקורי ---

לא הצלחתי להבין ממך אז האם זה כן רק עניין של פרספקטיבה או לא. האם הצופים בכדוה"א רק יראו אותי אוכל למשך הרבה זמן, או שבפועל החללית שלי (ואני) - "נחווה את הזמן" באופן שונה מהצופים הנייחים? אם כן - כיצד המצב הזה מיתרגם לרמת המיקרו --

האם החלקיקים שלי נעים לאט יותר ביחס לצופים הנייחים (אך היות וכל החלקיקים נעים באותה מהירות ביחס אחד לשני, אין לי יכולת להבחין בכך - באופן דומה לכך שכל נוסעי הרכבת מסוגלים לשחק "מסירות בכדור" בלי שהוא יטוס אחורה לקרון האחרון ברגע שהוא משתחרר מידם)?

אני פשוט מנסה להבין כיצד עובד באופן "טכני" התהליך שבו הזמן "עובר לאט יותר". כיצד מתאפשרת אותה הזדקנות איטית - או אולי ליתר דיוק --- כיצד בפועל מתרחשת ההפרדה בין "הזמן שלי" ל-"זמן שלהם".

[Troubled_Martyr]

הסיבה לכך שאי אפשר להגדיר "בו-זמניות" היא שזה תלוי במערכת הייחוס. כלומר - אם אתה טוען ששני אירועים התרחשו באותו הזמן, צופה אחר, שנע במהירות מסוימת יחסית אליך יראה אותם מתרחשים זה אחר זה, וצופה נוסף שנע בכיוון ההפוך יראה אותם מתרחשים בסדר הפוך. לכן גם ברור שלא יכול להיות קשר סיבתי בין אירועים כאלה. הם בו-זמניים רק במערכת ייחוס מסוימת, ומכיוון שלא ניתן להגדיר מערכת ייחוס אחת אבסולוטית, אין משמעות לקבוע שהם התרחשו בו-זמנית.

ולגבי השאלה השניה - הזמן אכן עובר לאט בתנועה. לראיה - ישנם חלקיקים רבים שנוצרים למשל במאיצי חלקיקים אבל הם אינם יציבים, ולכן הם מתפרקים. זמן החיים הממוצע שלהם במערכת המנוחה שלהם ידוע, אבל אפשר לראות בבירור שמכיוון שהם נעים במהירות גבוהה יחסית למעבדה, זמן החיים שלהם מתארך. זו הוכחה אובייקטיבית לכך שהזמן עבורם אכן מתקדם לאט יותר.

כל הנושא הזה קשור לעובדה שבאינטואציה שלנו זמן ומרחב הם שני דברים שונים ובלתי תלוים, אבל במציאות הם "מתערבבים", כלומר יכולים להשפיע אחד על השני.

[AvIAToR]

אם נחזור לעניין המקורי ---

לא הצלחתי להבין ממך אז האם זה כן רק עניין של פרספקטיבה או לא. האם הצופים בכדוה"א רק יראו אותי אוכל למשך הרבה זמן, או שבפועל החללית שלי (ואני) - "נחווה את הזמן" באופן שונה מהצופים הנייחים? אם כן - כיצד המצב הזה מיתרגם לרמת המיקרו --

האם החלקיקים שלי נעים לאט יותר ביחס לצופים הנייחים (אך היות וכל החלקיקים נעים באותה מהירות ביחס אחד לשני, אין לי יכולת להבחין בכך - באופן דומה לכך שכל נוסעי הרכבת מסוגלים לשחק "מסירות בכדור" בלי שהוא יטוס אחורה לקרון האחרון ברגע שהוא משתחרר מידם)?

אני פשוט מנסה להבין כיצד עובד באופן "טכני" התהליך שבו הזמן "עובר לאט יותר". כיצד מתאפשרת אותה הזדקנות איטית - או אולי ליתר דיוק --- כיצד בפועל מתרחשת ההפרדה בין "הזמן שלי" ל-"זמן שלהם".

אפשר להסביר זאת על ידי אפקט דופלר, שאותו לא קשה להוכיח..

כאשר החללית מתרחקת מכדור הארץ, ומשדרת בתדירות מסויימת, נגיד על כל דפיקת לב שולח האדם פולס לכדור הארץ, נקבל תדירות f, אז יוצא שבכדה"א מקבלים את הפולסים בתדירות יותר נמוכה, נגיד לצורך הדוגמא בתדירות f/2, אז על כל דפיקת לב של הבחור בחללית ליבו של האדם בכדה"א ידפוק פעמיים, משמע יזדקן בקצב כפול.

תקנו אותי אם אני טועה.. :-\ למדתי את זה לפני 4 סימסטרים..

מקווה שעזרתי