Давайте вернёмся к более простому этапу движения корабля - к полёту после разгона, уже без ускорения. Тогда нам не придётся возиться с таблицей чисел, всё легко сосчитается в общем виде. Чертеж этого этапа раньше здесь уже
был нарисован. Теперь я только добавил туда изображение двух световых сигналов, посылаемых с Планеты навстречу кораблю (красные линии на рис.) и, соответственно, изображены два события, наблюдаемые на корабле Капитаном корабля:
- приём кораблём сигнала, испущенного Планетой в событии "П",
- приём кораблём сигнала, испущенного Планетой позднее, а именно через время
года по часам Планеты.
Далее в рассуждении предполагается, что Капитан заранее договорился с учёными Планеты, что интервал времени между отправкой сигналов на Планете составит именно эту величину:
и что корабль на этапе приёма сигналов будет лететь к Планете именно с заданной постоянной скоростью
(в нашем примере
в единицах с
Приняв в корабле оба сигнала (на рис. это события
и
Капитан прямо по часам корабля видит интервал времени
между этими событиями.
А затем Капитан делает два несложных расчёта:
1. Один раз по величине
с учётом заранее известной
он вычисляет, каким должен был быть интервал времени между отправкой сигналов на Планете, если считать, что время на корабле и планетах течёт одинаково (т.е. если предполагать, что СТО не работает - время идёт одинаково во всех системах отсчёта); результат этого расчёта обозначим
2. Второй раз Капитан по той же измеренной им величине
с учётом заранее известной
вычисляет интервал времени между отправкой сигналов на Планете, пользуясь СТО. (Чтобы не плодить новых обозначений, мы обозначим результат этого расчёта сразу как
потому что мы с вами не сомневаемся в справедливости СТО, и знаем, что этот расчёт Капитана должен дать ту самую заранее условленную величину
Ну, а Капитан, выполнив расчёт по СТО, сам убедится: мол, да, получается то самое
Наконец, сравнив
и
Капитан узнает, есть или нет замедление времени на Планете: если окажется, что
меньше, чем
то замедление времени на Планете относительно времени корабля явно есть.
Итак, ставим себя на место Капитана и приступаем к расчётам. Тут только есть один нюанс: интервал
который Капитан видит прямо по часам корабля, нам-то придётся вычислить из указанного выше чертежа, изображающего полёт. Но это не страшно, это же лёгкая школьная задачка.
Уравнение прямой мировой линии, изображающей полёт корабля на указанном чертеже, очевидно, есть:
Уравнение красной линии, проходящей через
есть
где
св. года - расстояние между Землёй и Планетой. Эти два уравнения образуют систему уравнений для мировых координат события
Решив её, находим временную координату события
Аналогично, уравнение второй красной линии есть
где T - интервал времени на Планете между отправкой сигналов. Вместе с уравнением ракеты
это уравнение даёт нам систему для нахождения мировых координат события
Решив её, имеем временную координату события
Разность этих значений обозначим как
Аналогично можем найти разность
-координат, и вычислить интервал собственного времени корабля
между событиями
и
из формулы СТО
получится тот же результат, что и по формуле
Подставив сюда выписанное выше выражение для
получаем:
Это есть тот интервал времени между событими
и
который видит по своим часам Капитан корабля. (Эта формула в СТО описывает для данного примера релятивистский эффект Доплера; она автоматически учитывает и обычный эффект Доплера, и релятивистское изменение времени).
Капитан действует "согласно ранее утверждённому плану":
1. Предполагая, что СТО не работает, Капитан принимает измеренный им интервал времени
за тот же самый интервал времени
который имеется между событиями
и
в системе покоя Планеты:
Найдя так же, как мы, выражение для
и полагая в нём в роли
ещё пока неизвестную величину
Капитан пишет:
2. Предполагая же, что СТО верна, Капитан для той же измеренной им величины
пишет формулу, учитывающую релятивистский эффект Доплера:
Затем он из этих формул с известными значениями
и
находит значения
и
и убеждается, что совпадает с зараненее условленным интервалом между отправкой сигналов на Планете именно
а величина
получается меньше правильной:
Это и есть описание замедления времени на Планете с точки зрения корабля. Как видим, замедление времени на Планете по отношению к часам корабя описывается тем же самым "релятивистским корнем", каким и замедление часов корабля по отношению к Планете или Земле.
(Ну, вроде разжевал всё до мелочей. Если будет у ТС желание проверить всё "в программе" или ещё как-то, то вот для сравнения численные ответы в этом примере с указанными на рис. событиями: