thuyết tơng đối hẹp của eistein
2.5.4Khái niệm thời gian trễ.
Khái niệm thời gian trễ (sự chậm lại của thời gian trong hệ chuyển động) đã đợc kiểm nghiệm bằng việc quan sát thấy hạt mêzôn trên mặt đất. Các hạt mêzôn đợc tạo thành từ trên cao cách mặt đất khoảng 10 - 20km. Đời sống trung bình của hạt mêzôn vào khoảng 2,2.10−6s. Vận tốc của nó trong
tia vũ trụ xấp xỉ bằng vận tốc của ánh sáng =0,9999999...
c
v Nếu tính theo
đồng hồ chuyển động này thì hạt mêzôn chỉ chuyển động đợc 1 khoảng
610 10 . 2 , 2 . 300000 − Km
Nhng theo đồng hhồ trong hệ quy chiếu trong mặt đất thì hạt mêzôn
có thời gian sống là: 4
.
0 =14,4.10−
=τ γ
τ s. Do đó hạt mêzôn chuyển động đợc
một khoảng là: 300000.14,4.10−4 = 432Km. Điều này đồng nghĩa với việc hạt mêzôn có mặt tại mặt đất.
Khi nói đến thời gian trễ ngời ta thờng nói đến nghịch lý về hai anh em sinh đôi. Giả sử có hai anh em sinh đôi trên mặt đất sau khi sinh một bé để lại nuôi trên mặt đất còn một bé nuôi trên tàu vũ trụ. Con tàu này chuyển động về phía ngôi sao cách trái đất 20 năm ánh sáng, vận tốc con tàu xấp xỉ vận tốc ánh sáng. Nh vậy nếu con tàu sau khi đến ngôi sao nói trên lại quay ngay lại trái đất thì theo đồng hồ trên trái đất đã 40 năm trôi qua. Nhng nếu đo bằng đồng hồ trên con tàu thì khoảng thời gian này là:τ = τ0/γ =5.65 năm (coi vận tốc bằng 0,99.c).
Điều này làm cho hai anh em sinh đôi gặp nhau lúc con tàu trở về trái đất thì một ngời đã bớc vào tuổi 41 còn ngời còn ngời kia cha đầy 6 tuổi. Đó là khi ta coi trái đất đứng yên còn con tàu chuyển động. Còn nếu ta coi con tàu đứng yên còn trái đất chuyển động thì ta lại có kết quả ngợc lại. Ngời
trên con tàu sẽ bớc vào tuổi 41 còn ngời kia ở mặt đất cha đầy 6 tuổi. Điều này đã vợt ra ngoài phạm vi của thuyết tơng đối hẹp bởi một hệ là quán tính và một hệ là không quán tính: hai hệ không tơng đơng nhau.
Sau đây ta sẽ xét một số bài tập trong theo quan điểm thuyết tơng đối