Что называется релятивистским замедлением времени? Что такое время в физике. Физика времени: Флэш, суперспособности и релятивистское замедление времени

Вернемся еще раз к нашему поезду. Допустим, что, например, в его заднем конце происходят два события,
моменты наступления которых пусть будут t` 0 и t` 1 . На основании предыдущего опыта мы не можем ожидать, что и для неподвижного наблюдателя моменты этих событий будут теми же самыми; обозначим их поэтому теперь через t` 0 и t` 1 . Нашей задачей будет сейчас найти соотношение, связывающее промежуток времени
t` 1 — t` 0 с промежутком t 1 — t 0 .

Для этого предположим, что одновременно с первым событием из этой точки к переднему концу поезда отправляется световой сигнал, который отражается там от зеркала и возвращается обратно как раз в момент наступления второго события. Для этого едущий в поезде наблюдатель должен установить зеркало на расстоянии c*(t` 1 — t` 0)/2 от места, где происходят события.

Перейдем на точку зрения неподвижного наблюдателя. Для него поезд движется со скоростью v, а потому световой сигнал сначала догоняет зеркало, а потом летит навстречу той точке, из которой он был выпущен. Кроме того, расстояние между местом событий и зерка лом равно не c*(t` 1 — t` 0)/2 , а в силу лоренцова сокращения величине

Останется подставить сюда величину 2а/с, которая, очевидно, равна (t` 1 —t` 0 ) √(1 - v 2/ c 2) . Получаем окончательно

Следовательно, промежуток времени t 1 —t 0 больше промежутка t` 1 —t` 0 . Это значит, что если, например, в поезде установлены часы, отбивающие секунды, то неподвижный наблюдатель найдет, что промежуток времени между двумя последовательными ударами больше секунды, т. е. с его точки зрения часы в поезде отстают.

Но, согласно принципу относительности, оба наблюдателя равноправны. Поэтому для наблюдателя в поезде отставать будут, наоборот, «земные» часы. Замедление времени так же «взаимно», как и лоренцово сокращение; и по-прежнему, конечно, в этом нет никакого противоречия. Для разных наблюдателей одни и те же процессы протекают по-разному; при этом все наблюдатели равноправны. Описание какого-нибудь явления, данное с одной точки зрения, мы всегда можем перевести на «язык» другой точки зрения. В следующем параграфе для этого будут даны полные формулы. В то же время бессмысленно пытаться совсем освободиться от какой бы то ни было «точки зрения», точно так же как пытаться изложить какую-нибудь мысль без всякого конкретного языка. Любое высказывание есть высказывание на каком-то определенном языке — русском, немецком, китайском, английском и т. д. Мы всегда имеем возможность перевода с одного языка на другой. Но нелепо требовать, чтобы это высказывание было передано «таким, каково оно есть», без всякого языка.

Однако в факте относительности времени заключен все же некий парадокс. Предположим сначала, что поезд стоит у станции. Тогда установленные в нем часы идут с той же скоростью, что и «земные». Пусть теперь поезд трогается. По мере того как он набирает скорость, неподвижный наблюдатель обнаруживает, что часы в поезде все больше отстают. Пусть, далее, пройдя некоторое расстояние, поезд тормозит, останавливается, а затем пускается в обратный путь, прибывает на ту же станцию и здесь останавливается окончательно. Все время, пока он двигался, его часы шли медленнее часов неподвижного наблюдателя. По окончании эксперимента окажется, следовательно, что часы в поезде отстали по сравнению с «земными», т. е. их стрелки сделали меньшее число оборотов.

Но ведь, согласно принципу относительности, мы имеем право считать поезд неподвижным, а землю —-движущейся! Только для наблюдателя в поезде все явления должны протекать в обратном порядке, и он должен прийти к выводу, что отстали, наоборот, «земные» часы.

Так какие же часы все-таки отстали? И не пришли ли мы к противоречию? Конечно, нет. Дело в том, что в наших рассуждениях содержится ошибка — мы не имеем права считать в данном случае обоих наблюдателей равноправными, так как поезд движется неравномерно. Принцип относительности распространяется лишь на равномерные и прямолинейные движения; физические законы для наблюдателя в поезде выглядят несколько иначе, чем для неподвижного наблюдателя. Это не значит, что на точку зрения движущегося наблюдателя в данном случае вообще нельзя становиться,— просто наши формулы к этому случаю не относятся; теперь нужны другие, более сложные формулы. Забегая вперед, скажем, что в действительности отстанут часы именно в поезде и по этому признаку можно безошибочно сказать, что он двигался неравномерно. Впрочем, к этому парадоксу часов мы еще будем иметь случай вернуться.

Интересно, что эффект замедления времени был, по существу, получен еще Лоренцом. Мы уже упоминали о том, что Лоренц установил для уравнения Максвелла некий особый принцип относительности. Принцип этот требовал, чтобы в системе движущихся сквозь эфир тел было введено новое время, отличающееся от «истинного». Лишь при этом условии уравнения Максвелла сохраняли свой вид, т. е. оставались в силе и для движущихся зарядов. Это местное , или эффективное, время Лоренц считал некоей математической фикцией, нужной лишь для упрощения выкладок; реальный физический смысл он признавал лишь за «истинным» временем. Но по мере развития теории все более ясно обнаруживалось, что физические процессы в движущейся системе тел подчиняются именно этому эффективному времени, а отнюдь не «истинному», которое все больше утрачивало реальный смысл. Оказалось, что это «истинное» время нельзя даже измерить, оно стало какой-то «тенью». Эйнштейну оставалось лишь окончательно выбросить эту «тень» из рассмотрения вместе с эфиром и прочими наслоениями. Можно сказать поэтому, что Лоренц сам выковал оружие против своей собственной теории. После появления работ Эйнштейна Лоренц с мужеством настоящего ученого признал его правоту и ошибочность собственных позиций.

Излишне говорить о том, что поиски динамических причин замедления времени так же бессмысленны, как и в случае лоренцова сокращения. Так же, как и там, это — одно из проявлений свойств пространства и времени. Заметим также, что наряду с рассматриваемым относительным временем в теории относительности существует и другое, абсолютное время. С ним мы познакомимся позднее.

Мы не будем сейчас заниматься вычислениями, долженствующими показать крайнюю малость замедления времени в обычных условиях. Читатель без труда проведет их сам, воспользовавшись той же приближенной формулой. Гораздо важнее, что этот эффект является одним из тех, которые с полной отчетливостью удалось обнаружить на опыте.

Для его обнаружения необходимы, конечно, огромные скорости; ясно поэтому, что обычные часы, вроде секундомеров, здесь совершенно непригодны. К счастью, здесь природа позаботилась сама, предоставив в наше распоряжение весьма точные часы, которым можно сообщать самые высокие скорости без опасения испортить механизм. Речь идет об «атомных часах».

Известно, что атомы всех элементов в определенных условиях испускают лучи света вполне определенных частот; совокупность этих частот характерна для данного элемента и составляет его спектр. Рассматривая излучение данного элемента через прибор для изучения спектров — спектроскоп, мы увидим ряд линий, каждая из которых отвечает одной из частот спектра.

Исследуя под спектроскопом излучение далеких звезд, астрономы обнаружили среди многочисленных линий их спектров те, которые совпадают с линиями уже известных на Земле элементов; ныне этот спектральный анализ является могущественнейшим орудием астрофизики. Но спектры многих звезд обнаруживают одну особенность — линии их спектров зачастую находятся не на положенных местах, а бывают слегка сдвинуты (все сразу) в ту или другую сторону. Таким образом, частоты всех световых колебаний, испускаемых звездой, оказываются несколько смещенными. Это явление объясняется движением звезд относительно Земли.

Пусть, например, звезда и Земля сближаются. Если стать на точку зрения неподвижной звезды, то окажется, что Земля встречает «гребни» световых волн чаще, чем если бы она была неподвижна; это и значит, что излучаемые звездой колебания воспринимаются на Земле с большей частотой. С точки зрения неподвижной Земли звезда как бы нагоняет свой собственный свет; поэтому длины световых волн укорачиваются, а более короткие волны отвечают более высокой частоте. Если звезда и Земля взаимно удаляются, то дело, очевидно, будет наоборот — частота уменьшится.

Этот эффект изменения частот давно известен; он называется эффектом Доплера. Как видим, объяснение его не требует привлечения теории относительности — он является эффектом классическим. Эффект Доплера служит одним из самых надежных средств измерения лучевых скоростей звезд, т. е. их скоростей вдоль луча зрения, соединяющего светило с Землей. Если звезда движется перпендикулярно к лучу зрения, эффект отсутствует. Читателю известно, конечно, что аналогичный эффект наблюдается и при распространении звуковых волн.

Теория относительности, сохраняя в основных чертах объяснение эффекта Доплера, вносит в него небольшую поправку. Каждый атом испускает световые колебания, сообразуясь со своим собственным временем. Если звезда относительно Земли движется, то все процессы там для земного наблюдателя несколько замедлены, и поэтому в дополнение к классическому должен наблюдаться также небольшой релятивистский эффект. Этот последний не зависит от направления скорости и определяется только ее абсолютной величиной. Даже если звезда движется точно перпендикулярно к лучу зрения, так что классический эффект отсутствует, релятивистский эффект должен наблюдаться.

Так как в нашем распоряжении нет способа достаточно точно контролировать направление и скорость движения звезд, отделить релятивистский эффект от классического в условиях астрономических наблюдений мы не в состоянии. Однако в лабораторных условиях такую возможность создать можно.

Современная электронная техника позволяет создавать потоки атомов и разгонять их до огромных скоростей, приближающихся к скорости света. Поставив спектроскоп сбоку, перпендикулярно к направлению движения атомов, можно надеяться обнаружить чисто релятивистский поперечный эффект Доплера. Трудность здесь состоит в том, чтобы отделить этот малый поперечный эффект от гораздо большего продольного классического эффекта, проявляющегося при малейшем отклонении положения спектроскопа от строго перпендикулярного направления. Трудности эти удалось преодолеть, и поперечный эффект Доплера был обнаружен и измерен. Результаты оказались прекрасно согласующимися с выводами теории относительности. Таким образом, относительность времени оказывается вполне реальным фактом, подтвержденным экспериментальным путем.

Другое подтверждение этот вывод теории относительности нашел при исследовании космических лучей. Проникая в земную атмосферу, эти лучи вызывают ливни «элементарных» частиц, среди которых встречаются мезоны с очень коротким временем «жизни», по прошествии которого они распадаются, превращаясь в другие частицы. Оказалось, что быстро движущиеся мезоны «живут» в 10—20 раз дольше, чем медленные. Здесь тоже проявляется релятивистский эффект замедления времени. Каждый мезон «сам для себя» существует в среднем одно и то же время (около 200 микросекунд). Но приборы регистрируют это время по-разному, в зависимости от скорости самого мезона относительно прибора. Предлагаем читателю на основании этих данных рассчитать скорости быстрых мезонов.

релятивистское замедление времени
Под релятиви́стским замедле́нием вре́мени обычно подразумевают кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.

Релятивистское замедление времени проявляется, например, при наблюдении короткоживущих элементарных частиц, образующихся в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и успевающих благодаря ему достичь поверхности Земли.

Данный эффект, наряду с гравитационным замедлением времени учитывается в спутниковых системах навигации, например, в GPS ход времени часов спутников скорректирован на разницу с поверхностью Земли, составляющую суммарно 38 микросекунд в день.

В качестве иллюстрации релятивистского замедления времени часто приводится парадокс близнецов.

1 Движение с постоянной скоростью
2 Замедление времени и инвариантность скорости света
3 Движение с переменной скоростью
4 Замедление времени при космическом полёте
5 Особенности метода измерения релятивистского замедления времени
6 Замедление времени в Эфирной теории Лоренца
7 Примечания
8 См. также

Движение с постоянной скоростью

Количественное описание замедления времени может быть получено из преобразований Лоренца:

где - время, проходящее между двумя событиями движущегося объекта с точки зрения неподвижного наблюдателя, - время, проходящее между двумя событиями движущегося объекта с точки зрения наблюдателя, связанного с движущимся объектом, - относительная скорость движения объекта, - скорость света в вакууме. Точность формулы неоднократно проверена на элементарных частицах и атомах, так что относительная ошибка составляет менее 0,1 ppm.

Аналогичное обоснование имеет эффект лоренцева сокращения длины.

Замедление времени и инвариантность скорости света

Наиболее наглядно эффект замедления времени проявляется на примере световых часов, в которых импульс света периодически отражается от двух зеркал, расстояние между которыми равно. Время движения импульса от зеркала к зеркалу в системе отсчёта, связанной с часами, равно. Пусть относительно неподвижного наблюдателя часы двигаются со скоростью в направлении, перпендикулярном траектории светового импульса. Для этого наблюдателя время движения импульса от зеркала к зеркалу будет уже больше.

Световой импульс проходит в неподвижной системе отсчёта вдоль гипотенузы треугольника с катетами и. Импульс распространяется с той же скоростью, что и в системе, связанной с часами. Поэтому по теореме Пифагора:

Выражая через, получаем формулу замедления времени.

Движение с переменной скоростью

Если тело двигается с переменной скоростью, то в каждый момент времени с ним можно связать локально инерциальную систему отсчёта. Для бесконечно малых интервалов и можно использовать формулу замедления времени, полученную из преобразований Лоренца. При вычислении конечного интервала времени, прошедшего по часам, связанным с телом, необходимо проинтегрировать вдоль его траектории движения:

Время, измеренное по часам, связанным с двигающемся объектом, часто называют собственным временем тела. При этом предполагается, что замедление времени определяется только скоростью объекта, но не его ускорением. Это утверждение имеет достаточно надёжные экспериментальные подтверждения. Например, в циклическом ускорителе (CERN Storage-Ring experiment) время жизни мюонов в пределах относительной экспериментальной ошибки увеличивается в соответствии с релятивистской формулой. эксперименте скорость мюонов составляла, и время замедлялось в раз. При 7 метровом радиусе кольца ускорителя ускорение мюонов достигало значений, где м/c² - ускорение свободного падения.

Замедление времени при космическом полёте

Основная статья: Парадокс близнецов

Эффект замедления времени проявляется при космических полётах с релятивистскими скоростями. Такой полёт в одну сторону может состоять из трёх этапов: набор скорости (разгон), равномерное движение и торможение. Пусть по часам неподвижной системы отсчёта длительности разгона и торможения одинаковы и равны, а этап равномерного движения длится время. Если разгон и торможение проходят релятивистски равноускоренно (с параметром собственного ускорения), то по часам корабля пройдёт время:

За время разгона корабль достигнет скорости:

пройдя расстояние

Рассмотрим гипотетический полёт к звёздной системе Альфа Центавра, удалённой от Земли на расстояние в 4,3 световых года. Если время измеряется в годах, а расстояния - в световых годах, то скорость света равна единице, а единичное ускорение св.год/год² близко к ускорению свободного падения и примерно равно 9,5 м/c².

Пусть половину пути космический корабль двигается с единичным ускорением, а вторую половину - с таким же ускорением тормозит (). Затем корабль разворачивается и повторяет этапы разгона и торможения. этой ситуации время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года. Максимальная скорость корабля достигнет 0,95 от скорости света.

Особенности метода измерения релятивистского замедления времени

Рис. 1

Метод измерения релятивистского замедления времени имеет свою особенность. Она заключается в том,что показания двух движущихся друг относительно друга часов (и длительности жизни двух движущихся друг относительно друга мюонов) непосредственно сравнивать невозможно. Можно говорить, что единичные часы идут всегда замедленно по отношению к множеству синхронно идущих часов, если единичные часы движутся относительно этого множества. Показания же множества часов пролетающих мимо единичных часов, напротив, всегда меняются ускоренно по отношению к часам единичным. этой связи термин «замедление времени» является бессмысленным без указания того, к чему это замедление относится – к единичным часам или к множеству синхронизированных и покоящихся друг относительно друга часов.

Рис. 2

Это можно продемонстрировать с помощью опыта, схема которого изображена на рис. 1. Движущиеся со скоростью часы, измеряющие время проходят последовательно мимо точки в момент и мимо точки в момент.

В эти моменты производится сравнение положений стрелок движущихся часов и соответствующих неподвижных, находящихся рядом с ними.

Пусть за время движения от точки до точки стрелки движущихся часов отмерят промежуток времени а стрелки часов 1 и 2, предварительно синхронизированных в неподвижной системе, отмерят промежуток времени. Таким образом,

Но согласно обратным преобразованиям Лоренца имеем

Подставляя (1) в (2) и замечая, что движущиеся часы все время находятся в одной и той же точке движущейся системы отсчета, т.е. что

получаем

Эта формула означает, что промежуток времени, отмеренный неподвижными часами, оказывается большим, чем промежуток времени, отмеренный движущимися часами. Но это и означает, что движущиеся часы отстают от неподвижных, т.е. их ход замедляется.

Формула (4) так же обратима, как и соответсвующая формула для длин линеек

Однако, написав формулу в виде

мы должны иметь ввиду, что, измеряются уже не в опыте, изображенном на рис. 1, а в опыте, изображенном на рис. 2. этом случае, согласно преобразованиям Лоренца

при условии

получаем формулу (5)

В схеме опыта, изображенного на рис. 1, тот результат, что часы 2 оказались впереди движущихся часов, с точки зрения движущейся системы объясняется тем, что часы 2 с самого начала шли не синхронно с часами 1 и опережали их (в силу неодновременности разобщенных событий, одновременных в другой движущейся системе отсчета).

Таким образом, исходя из относительности одновременности пространственно разделенных событий замедление движущихся часов не является парадоксальным.

Замедление времени в Эфирной теории Лоренца

Известно, что Эфирная теория Лоренца (Lorentz Ether Theory) математически и экспериментально неотличима от Специальной теории относительности Эйнштейна. Отличия этой теории от СТО Эйнштейна кратко изложены в англоязычной версии Wikipedia в статье One way speed of light. Лоренц объясняет замедление времени в движущейся системе отсчета воздействием эфира. Эфирная теория Лоренца симметрична благодаря наличию местных времен в движущихся системах отсчета, которые отличаются от абсолютного эфирного времени и синхронизации в движущихся системах отсчёта часов методом Эйнштена. Это значит, что в эфирной теории Лоренца, с «точки зрения» движущейся системы отсчёта темп хода часов в покоящейся системе отсчёта также замедлится. То же самое произойдёт с длинами линеек. Наблюдатели покоящейся в эфире системе отсчета будут фиксировать укорочение линеек в движущейся системе отсчета, а наблюдатели находящиеся в движущейся в эфире системе отчета будут фиксировать сокращение линеек в покоящейся системе отсчета. Этот факт кажется еще более парадоксальным, чем его объяснение в рамках Эйнштейновской СТО. Между тем, причиной возникновения симметрии релятивистских эффектов в эфирной теории Лоренца является невозможность определения наблюдателями в движущейся системе отсчета факта своего движения относительно среды. Как следствие, они синхронизируют часы методом Эйнштейна, исходя из равенства скорости света в противоположных направлениях, что приводит к наблюдению симметрии релятивистских эффектов, которые в эфирной теории Лоренца являются только математическим фактом, связанным с «неправильной» синхронизацией часов.

Хотя эфирная теория Лоренца экспериментально и математически не отличается от классической Теории относительности Эйнштейна, она больше не используется по причинам философского характера и отсутствием необходимости дальнейшего развития Общей теории относительности.

Примечания

Cosmic ray muons and relativistic time dilation (англ.). Сайт CERN. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012.
National Physical Laboratory
Rizos, Chris. University of New South Wales. GPS Satellite Signals. 1999.
1 2 «Time Slows When You’re on the Fly» (англ.)
Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. - Издание 8-е, стереотипное. - М.: Физматлит, 2006. - 534 с. - («Теоретическая физика», том II). - ISBN 5-9221-0056-4
Bailey J. et al. - Measurements of relativistic time dilatation for positive and negative muons in circular orbit, Nature, v.268, p.301-305 (1977)
Ускоренное движение в специальной теории относительности
Я.П. Терлецкий. Парадоксы Теории Относительности. - М.: Наука, 1966. - С. 40 – 42.
Х.Х. Ыйглайне. мире больших скоростей. - M.: Наука, 1966. - С. 100-105.
V. N. Matveev, O. V. Matvejev. Simulation of Kinematics of Special Theory of Relativity (22 Dec 2011).
Ганс Рейхенбах. Философия пространства и времени. - М.: Эдиториал УРСС, 2002. - ISBN 5-354-00250-8.
Рудольф Карнап. Философские основания физики. - М.: КомКнига, 2006. - ISBN 5-484-00300-8.
Гарднер Мартин. Теория относительности для миллионов. - М.: Наука, 1967.

См. также

Гравитационное красное смещение - другой эффект, предсказанный общей теорией относительности.
Эффект Доплера
Эксперимент Хафеле - Китинга
Прецессия Томаса

релятивистское замедление времени

Релятивистское замедление времени Информацию О

Действительно, сложно представить, что при движении объекта с околосветовой скоростью физические процессы начинают протекать для него совершенно необычным образом: сокращается его длина, увеличивается масса, а время замедляется. Сразу после публикации начались попытки дискредитации теории, которые продолжаются и сегодня, хотя прошло уже больше ста лет. Это и неудивительно, ведь вопрос о том, что такое время, издавна волновал человечество и привлекал всеобщее внимание.

Что такое релятивизм

Суть релятивистской механики (она же - специальная теория относительности, далее - СТО) и её отличие от классической ярко выражается прямым переводом её названия: латинское relativus означает «относительный». В рамках СТО постулируется неизбежность замедления времени для объекта при его движении относительно наблюдателя.

Различие данной теории, предложенной Альбертом Эйнштейном, от ньютоновской механики и состоит в том, что все происходящие процессы можно рассматривать только относительно друг друга или некоторого стороннего наблюдателя. Прежде чем описать, в чем заключается релятивистское замедление времени, необходимо несколько углубиться в вопрос становления теории и определить, почему её формулировка вообще стала возможной и даже обязательной.

Истоки теории относительности

К концу XIX века ученые пришли к пониманию, что некоторые экспериментальные данные не вписываются в картину мира, основанную на базе классической механики.

Фундаментальными противоречиями заканчивались попытки совместить механику Ньютона с уравнениями Максвелла, описывающими движение электромагнитных волн в вакууме и сплошных средах. Уже было известно, что свет - это именно такая волна, и он должен рассматриваться в рамках электродинамики, но спорить с наглядной и, главное, проверенной временем механикой было крайне проблематично.

Противоречие, однако, было налицо. Предположим, что перед движущимся поездом закреплен фонарь, который светит вперед. Согласно Ньютону, скорости поезда и света, исходящего из фонаря, должны складываться. Уравнения же Максвелла в этой гипотетической ситуации попросту «ломались». Назревала необходимость совершенно нового подхода.

Специальная теория относительности

Считать, что Эйнштейн придумал теорию относительности, было бы некорректно. В действительности он обращался к работам и гипотезам ученых, трудившихся до него. Однако автор подошел к вопросу с другой стороны и вместо механики Ньютона признал «априори верными» уравнения Максвелла.

Помимо знаменитого принципа относительности (по сути, сформулированного ещё Галилеем, правда, в рамках классической механики), такой подход привёл Эйнштейна к интереснейшему утверждению: скорость света является постоянной во всех системах отсчёта. И именно этот вывод позволяет нам говорить о возможности изменения стандартов времени при движении объекта.

Постоянство скорости света

Казалось бы, утверждение «скорость света является постоянной» не является удивительным. Но попробуйте представить: вы стоите неподвижно и смотрите, как свет удаляется от вас с фиксированной скоростью. Вы летите вслед за лучом, но он продолжает от вас удаляться ровно с той же скоростью. Более того, развернувшись и полетев в противоположную от луча сторону, вы никак не измените скорость вашего удаления друг от друга!

Как такое возможно? Здесь начинается разговор о замедления времени. Интересно? Тогда читаем далее!

Релятивистское замедление времени по Эйнштейну

Когда скорость объекта приближается к скорости света, внутреннее время объекта, согласно расчётам, замедляется. Если же предположить, что параллельно солнечному лучу с аналогичной скоростью двигается человек, время для него перестанет идти вовсе. Существует формула релятивистского замедления времени, отражающая его взаимосвязь со скоростью объекта.

Однако при изучении данного вопроса следует помнить, что ни одно тело, обладающее массой, не может даже теоретически достигнуть скорости света.

Парадоксы, связанные с теорией

Специальная теория относительности является научным трудом и непроста для понимания. Однако интерес общественности к вопросу о том, что такое время, регулярно порождает идеи, на бытовом уровне кажущиеся неразрешимыми парадоксами. Например, следующий пример ставит в тупик большинство людей, знакомящихся с СТО без каких-либо знаний в области физики.

Существует два самолёта, один из которых летит прямо, а второй взлетает и, описав дугу со скоростью, близкой к скорости света, догоняет первый. Предсказуемо оказывается, что время для второго аппарата (который летел с околосветовой скоростью) протекало медленнее, чем для первого. Однако, в соответствии с постулатом СТО, системы отсчета для обоих самолётов равноправны. А значит, время может протекать медленнее как для одного, так и для другого аппарата. Казалось бы, это тупик. Но...

Разрешение парадоксов

В действительности источником такого рода парадоксов служит непонимание механизма работы теории. Разрешить упомянутое противоречие можно, используя известный умозрительный эксперимент.

У нас имеется сарай с двумя дверьми, образующими сквозной проход, и шест, длина которого несколько больше длины сарая. Если мы протянем шест от двери до двери, они не смогут закрыться либо же просто сломают наш шест. Если же шест, влетая в сарай, будет обладать скоростью, близкой к скорости света, его длина уменьшится (напомним: у объекта, двигающегося со скоростью света, длина будет нулевой), и в момент его нахождения внутри сарая мы сможем закрыть и открыть двери, не сломав наш реквизит.

С другой стороны, как и в примере с самолётом, относительно шеста должен уменьшаться именно сарай. Парадокс повторяется, и, казалось бы, выхода нет - оба объекта синхронно сокращаются в длину. Однако вспомним, что всё относительно, и решим задачу при помощи изменения времени.

Относительность одновременности

Когда передний край шеста будет находиться внутри, перед передней дверью, мы можем её закрыть и открыть, а в тот момент, когда шест влетит в сарай полностью, проделаем то же самое с задней дверью. Казалось бы, мы это делаем не одновременно, и эксперимент не удался, но тут и выясняется главное: в соответствии со специальной теорией относительности, моменты закрытия обеих дверей располагаются в одной точке на оси времени.

Это происходит по той причине, что события, происходящие одновременно в одной системе отсчета, не будут одновременны в другой. Релятивистское замедление времени проявляется во взаимоотношении объектов, и мы возвращаемся к абсолютно бытовому обобщению теории Эйнштейна: всё относительно.

Есть ещё одна деталь: равноправность систем отсчета актуальна в СТО, когда оба объекта двигаются равномерно и прямолинейно. Как только одно из тел переходит к ускорению или замедлению, его система отсчета становится единственно возможной.

Парадокс близнецов

Самым знаменитым парадоксом, объясняющим релятивистское замедление времени «по-простому», является мысленный эксперимент с двумя братьями-близнецами. Один из них улетает на космическом корабле со скоростью, близкой к световой, а другой остаётся на земле. Вернувшись, брат-космонавт обнаруживает, что сам он постарел на 10 лет, а его брат, оставшийся дома - на целых 20.

Общая картина уже должна быть ясна читателю из предыдущих объяснений: для брата на космическом корабле время замедляется, поскольку его скорость близка к скорости света; систему отсчёта относительно брата-на-земле принять мы не можем, поскольку она окажется неинерциальной (перегрузки испытывает только один брат).

Отметить же хочется другое: до какого бы градуса в споре ни доходили оппоненты, факт остается фактом: время в абсолютном его значении остается постоянным. Сколько бы лет брат ни летал на космическом корабле, стареть он продолжит ровно с той скоростью, с которой идёт время в его системе отсчета, и второй брат будет стареть ровно с той же скоростью - разница обнаружится только при их встрече, и ни в каком другом случае.

Гравитационное замедление времени

В заключение следует отметить, что существует второй вид замедления времени, связанный уже с общей теорией относительности.

Ещё в XVIII веке Митчеллом было предсказано существование эффекта красного смещения, заключающегося в том, что при перемещении объекта между областями с сильной и слабой гравитацией время для него будет изменяться. Несмотря на попытки изучения вопроса Лапласом и Зольднером, полноценную работу по данной теме представил только Эйнштейн в 1911 году.

Данный эффект не менее интересен, чем релятивистское замедление времени, но он требует отдельного изучения. И это, как говорится, уже совсем другая история.

В природе происходят различные процессы, но процесса, отражающего смысл нашего термина «время» в природе не существует! Время придумали люди для удобства организации собственной жизни. Это условная, а не объективная величина...

Всё началось с головной боли, но потом стало происходить нечто странное. Саймон Бейкер пошел в ванную с мыслью, что, возможно, душ ослабит его головную боль. «Я посмотрел вверх на душ и увидел, что капли воды просто застыли в воздухе", - говорит он. «Через несколько секунд капли снова стали неразличимы и превратились в поток воды». Если обычно мы воспринимаем поток воды, как неделимую движущуюся струю, он смог увидеть каждую каплю, зависшую в воздухе, изогнутую под давлением воздуха и проносящуюся мимо него. «Это было похоже на то, - припоминает Саймон, - как летели пули в фильме "Матрица". Как будто это были ускоренные съёмки, в которых все движется замедленно».

Встроенный секундомер

У этого явления были органические причины. Позже у Саймона Бейкера (имя изменено) обнаружилась аневризма. Отсюда головная боль, сопровождавшаяся необычными спецэффектами. Невролог Фреду Овсью из Северо–Западного Университета Чикаго опубликовал о Саймоне статью в научном журнал NeuroCase. Так анонимный пациент стал знаменитостью. Даже поверхностное изучение вопроса показывает, что практические такие же случаи могут быть найдены, и периодически появляются новые, в медицинской литературе. Есть статьи об ускорении времени - так называемом Zeittraffe-феномене («временной промежуток» в переводе с немецкого). В русском языке аналога пока нет.

Предположительно, повреждённые при аневризме сосуды могли повлиять на деятельность области зрительной коры, которые ответственны за наше восприятие времени. Под пристальным изучением находится область зрительной коры, называемая V5. Эта область, которая находится в задней части черепа, уже давно была определена, как отвечающая за определение движения объектов, но, возможно, у нее есть и более важная роль - измерять течение времени. Когда Доменика Буэтти со своими коллегами в Университетской больнице Лозанны в Швейцарии простимулировала эту область магнитными полями, чтобы спровоцировать её активность, её испытуемым оказалось сложно сделать две вещи: они с трудом смогли отследить движение точки на экране, но это в принципе ожидалось, но также им оказалось сложно оценить, насколько долго на экране появлялись некоторые из точек.

Одно из объяснений, почему в этом опыте испытуемые не смогли сделать эти две простые вещи, состоит в том, что наша система, которая отвечает за определение движения, имеет свой собственный секундомер, записывающий как быстро передвигаются вещи, которые находятся в поле нашего зрения. И когда его работа нарушается из-за повреждений мозга, мир вокруг нас замирает.

Замедление времени как гарант и норма жизни

Когда ВВС опубликовало историю о необычном опыте Саймона Бейкера, когда время вокруг него в буквальном смысле слова остановилось, и предложило откликнуться читателям, у которых подобный опыт мог также быть в их жизни, оно было удивлено потоком писем, которые стали поступать в издательство.

Это позволило взглянуть на такой опыт немного шире, обобщив большое количество подобных свидетельств. Вот самые поразительные из них и то, как эти случаи объясняют учёные.

Филип Хили в своем письме описывает ужасную автомобильную аварию:

«Я повернул за угол и сразу же уткнулся носом машины в эвакуатор. Я мгновенно нажал на тормоза, но тут мои пассажиры стали кричать, что автобус сзади сейчас врежется в нас. Я помню как повернулся к ним, слушая их объяснения, потом увидел автобус, который врезается в нас и вминает нас в эвакуатор. Казалось, что все происходит очень медленно, кроме наших собственных движений - они были обычные по своей скорости. Я не знаю, как я мог в ту минуту разговаривать с пассажирами, потом видеть, как автобус врезается в нас, затем обернуться и увидеть, как надвигается эвакуатор. Я всегда описывал это, как замедление времени» .

Юайджи Эммануэль пережил нечто похожее, когда сидел со своими друзьями под линией электропередач. Услышав треск над своей головой, он поднял голову и увидел, как медленно падает провод. Все это произошло до того, как он пустился бежать.

Некоторые ученые полагают, что когда мы сталкиваемся с опасностью, выброс гормонов стресса может ускорить наши мыслительные процессы, и в сравнении с этим весь окружающий мир кажется движущимся более медленно. Эта идея определенно увязывается с молниеносной реакцией Эндрю Артура Прескотта, который спас своего сына. Вот как он рассказывает об этом:

«Я никогда не обладал хорошей реакцией, скорее наоборот: у меня проблемы с координацией, и занятия спортом - явно не для меня. Когда мой сын был маленький, я посадил его на высокую горку на детской площадке, хотя он был еще достаточно неуклюжий. Я увидел, как он заваливается на бок, чтобы перевернуться через боковой бортик, и мне казалось, что у меня есть невероятно много времени, чтобы я мог успеть поймать его» .

Иногда, ощущение, что вы владеете способностями супермена, может окончиться весьма плачевно, как в рассказе Венди Кроссли:

«Я оступился, что случается с каждым из нас время от времени. И почувствовал, что лечу, словно супермен, с широко распростертыми руками. Мне показалось, что я словно плыву в воздухе в замедленном движении, и это длилось целую вечность. В конце концов я рухнул совершенно невероятным образом на тротуар в какую-то кучу хлама с вывернутой лодыжкой и уязвленным самолюбием» .

Для большинства людей замедление времени - это единичный феномен, но Дэвид Балл говорить, что он видел мир в замедленном движении бесчисленное количество раз. Так же как и Хейли, он видел автомобильную аварию в самых мельчайших подробностях, и видел, как люди на лестнице Лондонского Метрополитена двигались ненормально медленно. Он также описывает и более длительный случай после сёрфинга, когда ему оказалось странным образом трудно оценить реальную скорость своей машины.

«Я должен был ехать под 100 км в час, но первые тридцать минут пути мне казалось, что скорость всего 5 - 10 км в час» .

Подборка писем читателей, сделанная BBC, не уникальна. В России есть энтузиасты, которые подошли к этому вопросу достаточно серьёзно и собрали подобных случаев уже на целую книгу. Вадим Чернобров в своей книге «Тайны времени» приводит отрывок из беседы с одним из летчиков–испытателей:

«У другого заслуженного летчика-испытателя, Марка ГАЛЛАЯ, при испытаниях истребителя Ла-5 пожар в воздухе все же произошел. В книге "Испытано в небе" он так описывал это летное происшествие: "Откуда-то из-под капота выбило длинный язык пламени… Снизу в кабину пополз едкий сизый дым… Дрогнул, сдвинулся с места и пошел по какому-то странному двойному счету масштаб времени. Каждая секунда обрела способность неограниченно, сколько потребуется, расширяться: так много дел успевает сделать человек в подобных положениях. Кажется, ход времени почти остановился!» Заметьте, испытатель пишет "кажется", хотя тут же утверждает, что за считанные секунды сумел проделать огромное количество дел… Спустя много лет, в декабре 1996 года, в разговоре с Галлаем мы вспомнили этот случай, и я попросил его сказать - испытывал ли он за годы своей богатой летной практики впоследствии что-либо подобное, а если да - то сколько примерно раз. "Да раз десять, - был ответ, наверное, многие летчики, особенно испытатели, сталкиваются с этим не единожды!…»

Он описывает многочисленные случаи замедления времени у солдат в бою или у десантников во время парашютных прыжков:

«В 1992-1993 годах я совместно с газетой МАИ "Пропеллер" (МАИ) занимались расследованием и хронометрировали показания другого парашютиста, который так описывал один из своих прыжков в 1988 году: "До линии высоковольтных передач оставался всего метр, и отвернуть от нее, казалось, было невозможно. Но внезапно мой спуск прекратился, я повис в воздухе, едва не касаясь ногами смертоносных проводов. Странно! Посмотрел наверх - нет, купол парашюта ни за что не зацепился, все, что его держит, это воздух! Краем глаза заметил бегущих по полю людей, они тоже застыли на одном месте и как бы повисли в воздухе! Тут я вспомнил все, чему меня учили, с силой натянул несколько строп и… парашют повело в сторону от проводов! Приземления не помню, люди, которые подбежали, потом говорили, что я несколько минут просидел с открытыми глазами, ни на какие вопросы не отвечал…»

«Плотнее некуда. В 5 метрах правее от себя. Фигуру человека с пулеметом наперевес я увидел слишком поздно, когда пули уже летели в меня. Звука выстрела не слышал. Зато четко видел черный дыру ствола, и словно бы заглядывал в этот черный колодец. И еще, хотя и менее четко (внимание было отвлечено черным дулом), но все-таки я видел пули, летящие рядом с моей головой. Уворачиваться от них не составляло никакого труда, не сложнее, чем от тяжелолетящего шмеля. Стрелявший был уверен, что с такого расстояния (5 м!) не промахнется, поэтому даже поленился прицелиться и стрелял с бедра.

Расстреляв в меня все свои 45 патрон длинный рожок опорожняется за 3 секунды - он очень удивился и скрылся. По моему мнению прошло, наверное, около минуты, а точнее говоря, время в тот момент вообще остановилось. На каком-то неосознанном, полностью отрешенном от всяческих мыслей, автоматизме я выстрелил в ту сторону из гранатомета (автомат в тот момент был у меня за спиной). Результата собственной стрельбы я не видел, возможно, в тот момент он был мне абсолютно безразличен… Уже позже капитан Каменев, свидетель произошедшего, сказал, что мой выстрел из РПГ-7 едва не задел голову стрелявшего, но "это детали, а главное, что сам в рубашке родился!»

О подобных случаях рассказывает Владимир Иванович Трунин .

Две истории про замедление времени в экстренных ситуациях. В одной он видел движение снаряда, как он трескается, начинает разрываться - успел уйти с траектории полёта осколков . Второй случай про термический снаряд, который 3 метра летел по субъективным ощущениям несколько минут.

Замедление времени - что это? Как это проявляется? Можно ли научиться замедлять время по своему желанию?

Для спортсменов, занимающихся различными видами единоборств, крайне важна реакция. Ведь человек с отличной реакцией способен заметить быстрый удар и отразить его, или в крайнем случае уклониться. Но не столько манит обладание хорошей реакцией, сколько умение замедлять время.

Все смотрели фильм «Матрица», где люди уклонялись от пуль. Замедленная съёмка выглядит захватывающе, да и масса возможностей открывается, когда знаешь, как замедляется время.

Можно ли замедлить время?

Я отвечу на этот вопрос. Я не знаю, можно ли замедлить само время. Но своё ВОСПРИЯТИЕ времени замедлить можно. Особенно часто это проявляется у людей, которые балансировали на грани между жизнью и смертью. Расскажу пару случаев, которые подтверждены официально.

Шёл хоккейный матч. Вратарь увидел шайбу, которая неумолимо двигалась ему прямо в лицо. Но как-то странно, с низкой скоростью, как в замедленной киносъёмке. Вратарь спокойно нагнул голову, и шайба пролетела мимо него. Для него это произошло за несколько секунд, а для окружающих это произошло в доли секунды. Потом ещё все долго восхищались практически феноменальной реакцией вратаря.

Рядом с солдатом упала граната. Он уже мысленно попрощался с жизнью, как тут совершенно неожиданно замедлилось время, и он наблюдал, как медленно возникали трещины на гранате, как куски отделялись от неё друг за другом. Совершенно спокойно солдат уклонился от нескольких из них, которые летели в его сторону.

Генерал Константин Петров рассказывал, как во время автомобильной аварии время замедлилось, и он наблюдал, как они медленно врезались в стену. Тогда, как он говорил, его спасла фуражка. А со стороны всё произошло вот раз – и всё! Считанные мгновения.

Действительно ли замедленное восприятие проявляется только при столкновении со смертью? Всегда ли? Наверное нет. Ведь тогда бы не было так много смертей, люди стали бы практически неуязвимы.

Рассказывается, что люди, занимавшиеся по системе рукопашного боя СМЕРШ, были способны уклоняться от пуль. Но здесь дело не в восприятии времени. Они просто напросто тренировали своё тело, его способность «чувствовать» опасность, и затем повышали скорость такой чувственности.

А как научиться работать с восприятием времени? Элементарно! Нужно просто его ТРЕНИРОВАТЬ.

Время от времени делайте простое упражнение. Посмотрите в окно, в которое видно дорогу. Когда проезжает машина, попробуйте уменьшить её скорость в своём восприятии. Всеми силами старайтесь поверить в то, что машина движется медленнее. Через несколько тренировок вы увидите, что машины стали ездить медленнее. Переходите к более сложным вещам, кошкам, собакам. Затем к людям. Попытайтесь замедлить в своём восприятии речь человека, его походку, движения. Усложняйте упражнение, делая его в толпе людей, пробуйте воздействовать на несколько человек.

Далее потребуется помощь напарника. Пусть он кидает в вас различные предметы, а вы пробуйте замедлять восприятие и уклоняться от них. Постепенно пусть он повышает скорость. Начните с бумажки, потом постепенно перейдите к камням. Идеал – вы должны без защитного костюма уклоняться от летящих вас ножей.

Отличная перспектива, не так ли? Теперь можете не бояться стрельбы по вам. Обладание такой способностью открывает массу возможностей и перспектив. И это существует, и документально подтверждено!

Тренировать можно абсолютно все функции организма, и предел для совершенства – лишь наше представлении об этом пределе. В теории возможности человека безграничны. А то, что есть в теории – есть и в практике.