thuyết tương đối hẹp của eistein
2.5.4 Khái niệm thời gian trễ.
10) Công thức (2.5.9) và (2.5.10) là các công thức vận tốc của ánh sáng trong chất lỏng mà thí nghiệm Fizeau đã thu được.
2.5.4 Khái niệm thời gian trễ.
Khái niệm thời gian trễ (sự chậm lại của thời gian trong hệ chuyển
việc quan sát thấy hạt mêzôn trên mặt đất.
Các hạt mêzôn được tạo thành từ trên cao cách mặt đất khoảng 10 - 20km. Đời sống trung bình của hạt mêzơn vào khoảng 2,2.10 −6 s. Vận tốc của nó tro ng tia vũ trụ xấ p xỉ bằ ng vậ n tốc củ a án h sá ng = 0,9999999... Nếu tính
theo đồng hồ chuyển động này thì hạt mêzôn chỉ chuyển động được 1
khoảng 300000.2,2.10 −6 Km
5 4
1 − 2 .
Nhưng theo đồng hhồ trong hệ quy chiếu trong mặt đất thì hạt mêzơn có thời gian sống là: τ = τ 0.γ = 14,4.10 −4 s. Do đó hạt mêzơn chuyển động được một khoảng là: 300000.14,4.10 −4 = 432Km. Điều này đồng nghĩa với việc hạt mêzơn có mặt tại mặt đất.
Khi nói đến thời gian trễ người ta thường nói đến nghịch lý về hai anh em sinh đơi. Giả sử có hai anh em sinh đơi trên mặt đất sau khi sinh một bé để lại ni trên mặt đất cịn một bé nuôi trên tàu vũ trụ. Con tàu này chuyển động về phía ngơi sao cách trái đất 20 năm ánh sáng, vận tốc con tàu xấp xỉ vận tốc ánh sáng. Như vậy nếu con tàu sau khi đến ngơi sao nói trên lại quay ngay lại trái đất thì theo đồng hồ trên trái đất đã 40 năm trôi qua. Nhưng nếu đo bằng đồng hồ trên con tàu thì khoảng thời gian này là:τ = τ 0 / 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 người đã bước vào tuổi 41 cịn người cịn người kia chưa 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 ngược lại. Người trên con tàu sẽ bước vào tuổi 41 còn người kia ở mặt đất chưa đầy 6 tuổi. Điều này đã vượt ra ngoài phạm vi của thuyết tương đối hẹp bởi một hệ là quán tính và một hệ là khơng qn tính: hai hệ khơng tương đương nhau.
Sau đây ta sẽ xét một số bài tập trong theo quan điểm thuyết tương đối