O čase a jeho paradoxech

Prezentace na téma: "O čase a jeho paradoxech"— Transkript prezentace:

1 O čase a jeho paradoxech
Martin Hofman a Jana Papoušková

2 - počátek „našeho“ časoprostoru ale času?
Počátek času? Who knows? Velký třesk - počátek „našeho“ časoprostoru ale času? vznik částic – sekundy po Velkém třesku Rozpínání vesmíru (Dopplerův jev) – co se dělo s časem?

3 Některé citáty „O čase nikdy nesmíme přemýšlet tak, jako kdyby existoval předem, ať už by to bylo v jakémkoliv smyslu, je to totiž vytvořená veličina.“ Sir Hermann Bondi „Na čase je opravdu důležité to, že plyne.“ Arthur Eddington „Čas, to je jedna zatracená věc následující po jiné.“ Anonym

4 Trochu z historie Řecká filosofie – počátek vědy
Galileo Galilei – první pohybové zákony Christiaan Huygens – první kyvadlové hodiny, teorie vlnové charakteristiky světla Isaac Newton – zformulování zákonů pohybu a síly Galileovy transformace – plynutí času je konstantní pro všechny inerciální soustavy

5 Platí vztah skládání rychlostí s rychlostí světla čili
Fyzika je úplná ale … Jak to, že Galileovy transformace přestávají platit pro hmotné body pohybující se rychlostí blízkou světlu? Platí vztah skládání rychlostí s rychlostí světla čili w = v + c ?

6 průlom v náhledu na fyziku obecně
* Albert Einstein † 1955 průlom v náhledu na fyziku obecně Michelsonův pokus --- > konec éteru

7 Teorie relativity později nazvaná Speciální teorie relativity
Albert Einstein později nazvaná Speciální teorie relativity zabývá se speciálními případy – bez zrychlení založena na dvou axiomech: 1.světlo se šíří konečnou rychlostí 2.ve všech INS platí stejné fyzikální zákony

8 Důsledky STR Jak se paprsek dokáže pohybovat stejnou rychlostí vzhledem „ke všemu?“ vždyť ve všech INS platí stejné fyzikální zákony řešení: pro každého pozorovatele plyne „jiný čas“ každý má svůj běh času a ten je neměnný mění se pouze to co vidí kolem sebe prostor a čas spolu souvisejí → Prostoročas

9 Lorentzovy transformace
pro bod m musí mít kulová vlnoplocha stejnou rychlost jako pro inerciální soustavu ze které vyšla Něco není v pořádku => v galileových rovnicích musí kalkulovat při velkých rychlostech konstanta řešící problém

10 N a t a h u j í c í s e č a s při v blížící se k c se čas ve vzhledem k nám pohybující se soustavě natahuje neboli dilatuje Lorentzův faktor Příklady objektů pozorované díky dilataci času : miony - vzhledem k zemi existují až tisíckrát déle než je jejich doba rozpadu Částice v urychlovačích – příklad LHC – urychluje částice až na % rychlosti světla => čas částic ubíhá 750krát pomaleji než čas okolního prostředí Zpožďování atomových hodin na různých místech na Zemi

11 Obecná teorie relativity
Založena 1915 rozšiřuje STR i na neinerciální soustavy, popisuje gravitaci gravitaci vysvětlíme jako zakřivení prostoročasu

12 Gravitace ovlivňuje čas
čím se blíže zemskému povrchu, tím je zakřivení prostoročasu výraznější →dráhy delší→ „tok času pomalejší“ tok času je v různých výškách různý proběhl test z pomocí vysoce přesných hodin hodiny byly umístěny v přízemí a na vrcholu jedné vodárenská věže hodiny položené dole šli pomaleji (v souladu s OTR) nestejný chod hodin má velký význam při zavádění vysoce přesných navigačních zařízení, využívajících kosmických hodin

13 Prostoročas Co si představit pod pojmem časoprostor? V osm u kina 
K určení polohy tělesa potřebujeme 4 souřadnice(3 místní, 1 časová) Náš časoprostor je vlivem hmotností těles a energií zakřiven tělesa se v čtyřrozměrném prostoročase pohybují po geodetikách Geodetiky=nejpřímější možně trajektorie=křivky v třírozměrném prostoru

14 Gravitace a čas Při kritickém Schwarzschildově poloměru dochází k nekonečnému zborcení času

15 Případ Aničky a Bětky „Pokračujte, až dokud nepřijdete na konec, pak se zastavte.“ Lewis Carrol Bětka padá do černé díry a Anička ji z povzdálí pozoruje 

16 Prostoročasové diagramy
pomáhají objasnit principy relativity Relativnost současnosti - osa x označuje prostor - osa ct je časová……dráha prostoročasem pozorovatele č.1 - ct´ je dráha pozorovatele v rovnoměrném pohybu….č.2 - červené přímky=světelný kužel, sklon 45° - světelné paprsky musí být od obou pozorovatelů vždy stejně daleko - okamžik A: AX=AY, okamžik B: BX´=BY´ - prostor pozorovatel č.2 je skloněný vůči pozorovateli č.1 - pozorovatel č.1 vidí okamžik B současný se svým - pozorovatel č.2 vid současný okamžik chvíli před A → “Různí lidé se dívají do různých dějinných údobí“

17 Dilatace času Paradox dvojčat - pro pozorovatele č.2 je B současný s C
- pro pozorovatele č.1 je současný okamžik A s B - pro pozorovatele č.2 je B současný s C - OA=délka dne na Zemi - OA´=délka dne pro cestovatele Paradox dvojčat - nejvíce diskutovaný relativistický paradox - jedno z dvojčat zůstane na Zemi a druhé se vydá na cestu ke vzdálenému cíli rychlostí blízké rychlosti světla - otázka:Pokud se čas zpomaluje z pohledu obou pozorovatelů zároveň,co se stane po návratu na Zem? - okamžik O: začátek výpravy, A: obrat, D: návrat domů - od Země: prostor současných událostí rovnoběžný s AB - k Zemi: prostor současných událostí rovnoběžný s AC - v místě A provede cestovatel „skok“ a nastává „předstih“ - po návratu bude dvojče „cestovatel“ mnohem mladší

18 Zpět v čase Tachyony – hypotetické částice pohybující se pouze nadsvětelnou rychlostí => „utíkají“ před svým světlem a míří do minulosti Thomas Gold – teorie obrácení šipky času se smršťujícím se vesmírem Další filozofické teorie o cyklických světech

19 Závěrem Víme, že stále víme málo
Každý má přesně odměřený čas a nijak ho nelze prodloužit Jen ti kteří zamrznou na horizontu událostí mohou spatřit samotný konec, nebo počátek? Citát na závěr: „Čas – to je prostě způsob, jakým příroda zajišťuje, aby se všechno neudálo najednou.“ John Wheeler

20 Literatura [1] Paul Davies, O čase, Motýl, překlad Zdeněk Urban, Czech Edition 1999 [2] Dušan Streit, Vesmír v oválu jaký s neurčitostí není, Kompas OK, a.s, Frýdek Mýstek, 2004 [3] Stephen Hawking a Leonard Mlodinow - Stručnější historie času, Argo 2006 Obrázky z wikipedia.org