[СТО] Как понимать замедление времени.

[CMTV]

Только начал изучать основы СТО. Для иллюстрации замедления времени всюду используют световые часы: две пластинки, расположенные на прямой, перпендикулярной направлению движения. В системе, где они неподвижны, свет проходит от одной пластины до другой за одно время. При движении оно увеличивается, так как мы должны рассматривать уже гипотенузу треугольника.

Действительно, с такими "часами" налицо "замедление". Совершенно понятно, что так как скорость света ограниченна, то ему потребуется больше времени для прохода по гипотенузе. Но как движение света по гипотенузе вообще связно со временем как таковым и часами? Похоже я не понимаю фундаментального смысла. Я понял, что мы получим два разных временных промежутка. В этом контексте я понял замедление времени. Но как это понимать в целом? Значит ли это, что и все другие процессы в движущейся системе тоже будут замедленными? Почему?

Пока что для меня это выглядит так: особенная конструкция световых часов -> вполне закономерное увеличение времени на проход увеличенного расстояния -> ??? -> Замедление времени есть фундаментальный принцип.

Ведь можно привести и контр-пример. Пусть эталоном временного промежутка для меня является падение камешка с определенной высоты (падение по прямой, перпендикулярной направлению движения). Но тогда в любой ИСО время падения этого камешка одинаковое. Никакого замедления времени. Получается время замедляется, но на камень это не работает.

[Munin]

CMTV в сообщении #1146715 писал(а):

Значит ли это, что и все другие процессы в движущейся системе тоже будут замедленными? Почему?

Да, значит. Почему - очень долго объяснять. Вкратце, любые механизмы часов будут подвержены тем или иным изменениям просто потому, что любые законы физики действуют на движущиеся тела и системы иначе, чем на неподвижные. Это относится и к гравитации, и к пружинам, и к кристаллам кварца, и к электрическим схемам. И к любым другим явлениям, на которых вы можете построить часы даже теоретически.

Интересно здесь другое. Оказывается, все такие часы будут замедляться в одинаковой степени. Ну, кроме таких, которые вообще не смогут работать при большой скорости движения.

CMTV в сообщении #1146715 писал(а):

Ведь можно привести и контр-пример. Пусть эталоном временного промежутка для меня является падение камешка с определенной высоты (падение по прямой, перпендикулярной направлению движения). Но тогда в любой ИСО время падения этого камешка одинаковое. Никакого замедления времени. Получается время замедляется, но на камень это не работает.

Увы, на самом деле работает. Просто то, что вы знаете о падении камушка, - это упрощённая теория. А более полная устроена сложнее, и в ней возникают малые поправки, которые растут при большой скорости.

[Metford]

CMTV в сообщении #1146715 писал(а):

Но тогда в любой ИСО время падения этого камешка одинаковое.

А как Вы их сравниваете? Вы ведь можете измерить время, имея привязку к определённой системе отсчёта (ведь система отсчёта по определению включает в себя "часы"). Время в теории относительности - в отличие от ньютоновской механики - абсолютностью не страдает. При переходе от одной ИСО к другой время тоже нужно пересчитывать, как и координаты.

[CMTV]

Metford в сообщении #1146722 писал(а):

А как Вы их сравниваете?

Ну вот у меня есть комната, к потолку которой прикреплен камень. В этой комнате есть часы. Камень упал. Время падения $t$. Но оказывается, что моя комната движется по воздуху равномерно и прямолинейно относительно другой комнаты. В ней тоже есть часы. Я получаю радиосигнал из комнаты с камнем и запускаю часы. Время падения $t'$. После синхронизации (вычитаем из $t'$ время, за которое свет летел из комнаты с камнем (при начале и конце падения)) получаем $t''$. Итог: $t'' = t$ (часы одинаковые в обеих СО. Никаких пучков света между зеркалами. Никакого замедления времени).

Это без учета того, что говорил Munin:

Munin писал(а):

Увы, на самом деле работает. Просто то, что вы знаете о падении камушка, - это упрощённая теория. А более полная устроена сложнее, и в ней возникают малые поправки, которые растут при большой скорости.

[Metford]

CMTV в сообщении #1146723 писал(а):

Время падения $t'$.

По отношению к какой ИСО?

[Kephe]

CMTV в сообщении #1146715 писал(а):

Значит ли это, что и все другие процессы в движущейся системе тоже будут замедленными? Почему?

Если бы замедление было бы разным для разных процессов, можно было бы использовать этот факт для детектирования движения ИСО. В частности, это позволило бы наблюдателю в ИСО провести физический эксперимент, отличающий неподвижную ИСО от движущейся. Противоречит постулатам СТО.

Примерно такое объяснение дано у Фейнмана в ФЛФ.

[Geen]

CMTV в сообщении #1146715 писал(а):

Совершенно понятно, что так как скорость света ограниченна, то ему потребуется больше времени для прохода по гипотенузе.

Здесь важно, что она (скорость света) одинакова во всех ИСО.

CMTV в сообщении #1146715 писал(а):

Пока что для меня это выглядит так: особенная конструкция световых часов -> вполне закономерное увеличение времени на проход увеличенного расстояния

Полагаю, что лучше считать, что световые часы это лишь один из способов (как бы простой и наглядный) вычислить это самое замедление.

[CMTV]

Geen писал(а):

Полагаю, что лучше считать, что световые часы это лишь один из способов (как бы простой и наглядный) вычислить это самое замедление.

Другими словами замедление принимается как данность (или выводится из других, более сложных соображений), а этот способ лишь простая его иллюстрация?

-- 26.08.2016, 14:33 --

Metford в сообщении #1146724 писал(а):

CMTV в сообщении #1146723 писал(а):

Время падения $t'$.

По отношению к какой ИСО?

По отношению к неподвижной.

[iifat]

CMTV в сообщении #1146723 писал(а):

Камень упал

Почитайте, тут часто рекомендуют Понятие массы (Масса, энергия, относительность). Л.Б. Окунь.. В СТО не просто расстояния/времена; в СТО $\vec F\neq m\vec a$, к примеру. Так что камень таки полетит медленнее.

[CMTV]

iifat в сообщении #1146740 писал(а):

CMTV в сообщении #1146723 писал(а):

Камень упал

Почитайте, тут часто рекомендуют Понятие массы (Масса, энергия, относительность). Л.Б. Окунь.. В СТО не просто расстояния/времена; в СТО $\vec F\neq m\vec a$, к примеру. Так что камень таки полетит медленнее.

Кажется я начинаю понимать, что какое бы физ. явление я не использовал для часов, законы устроены так, что замедление будет проявлятся. Не только для часов, но и для людей и для всех процессов внутри движщейся СО относительно неподвижной. При этом сами они никакого дискомфорта не испытывают.

И еще один вопрос. Если в комнате с камнем под ним лежит кнопка, которая при нажатии включает лампочку в неподвижной комнате. Значит ли это, что лампочка загорится до того, как камень упадет при набплюдении за ним из неподвижной комнаты?

[Metford]

CMTV в сообщении #1146723 писал(а):

Итог: $t'' = t$ (часы одинаковые в обеих СО. Никаких пучков света между зеркалами. Никакого замедления времени).

То, что в скобках - это, видимо, обоснование. На самом деле часы могут быть хоть одинаковыми, хоть разными. Пучки света - это, как уже сказал Geen, одна из возможностей. Третья фраза не обоснована. И вообще, делать утверждения о промежутках времени, прошедших в разных ИСО, не подкрепляя их расчётами, а заменяя умозрительными рассуждениями - это простейший способ сделать что-то не так на основе СТО.

К совету прочитать статью Л.Б. Окуня присоединяюсь. А по теории относительности в целом (на мой вкус) хороша книга В.А. Угарова. Там очень подробно обсуждаются моменты, связанные с измерениями времени, расстояний и т.д.

CMTV в сообщении #1146742 писал(а):

Значит ли это, что лампочка загорится до того, как камень упадет при набплюдении за ним из неподвижной комнаты?

А это уже нарушение причинности.

[Munin]

CMTV в сообщении #1146738 писал(а):

Другими словами замедление принимается как данность (или выводится из других, более сложных соображений), а этот способ лишь простая его иллюстрация?

Да, это простая иллюстрация.

Само замедление выводится из других соображений. Очень долго, примерно до середины 20 века, оно выводилось из немногих соображений. Они были достаточны для глубоких физиков-теоретиков (таких как Эйнштейн, Лоренц, Пуанкаре, Минковский, Планк, Эддингтон и многие другие), но у многих неспециалистов вызывали недоверие. Но потом соображения росли. Увеличивалось число теорий, приводящих к такому выводу: поначалу это была электродинамика, но потом к ней присоединились теория гравитации, квантовая механика, квантовая теория поля, теории ядерных взаимодействий и элементарных частиц - сегодня это вообще все фундаментальные физические теории. Появились первые прямые экспериментальные измерения - сразу же, как только появились и атомные часы, позволившие измерять время с большой точностью. С другой стороны, быстрораспадающиеся элементарные частицы тоже дали подобные измерения. И сегодня это уже факт, подтверждённый со множества сторон, и используемый уже попросту в инженерной практике - например, в системах GPS и ГЛОНАСС.

-- 26.08.2016 15:12:55 --

CMTV в сообщении #1146742 писал(а):

И еще один вопрос. Если в комнате с камнем под ним лежит кнопка, которая при нажатии включает лампочку в неподвижной комнате. Значит ли это, что лампочка загорится до того, как камень упадет при набплюдении за ним из неподвижной комнаты?

Нет, конечно. Но лампочка не может загореться моментально. Задержка её включения очень велика, по сравнению с тем измененим времени падения камня, которое возникает от движения наблюдателя.

Возникает ситуация, обычная в теории относительности: явления будут происходить одинаковые, как бы ни двигался наблюдатель, но разные наблюдатели могут дать разные описания этих явлений; даже разные последовательности событий, если их нельзя сравнить непосредственно; и могут называть разные причины для одних и тех же наступивших последствий.

-- 26.08.2016 15:14:05 --

Metford в сообщении #1146743 писал(а):

А по теории относительности в целом (на мой вкус) хороша книга В.А. Угарова.

Я против Угарова, и за Тейлора-Уилера.

[CMTV]

Большое спасибо за разъяснения и рекомендации по литературе!