» » » » » » Despre ideea de timp în fizică

Despre ideea de timp în fizică

Experiment de simultaneitate

Fulgerul a lovit șinele de cale ferată pe peron în două locuri A și B foarte îndepărtate unul de celălalt. Fac afirmația suplimentară că aceste două fulgere au apărut simultan. Dacă vă întreb dacă are sens această afirmație, veți răspunde la întrebarea mea printr-un hotărât „Da”. Dar, dacă vă abordez acum cu cererea de a-mi explica mai precis sensul afirmației, veți găsi, după o anumită gândire, că răspunsul la această întrebare nu este atât de ușor cum pare la prima vedere.

După un timp, probabil că veți ajunge la următorul răspuns: „Semnificația afirmației este clară în sine și nu are nevoie de explicații suplimentare; desigur că ar fi nevoie de o analiză dacă aș fi fost însărcinat să determin prin observații dacă în cazul real cele două evenimente au avut loc simultan sau nu.” Nu pot fi mulțumit de acest răspuns din următorul motiv. Presupunând că, din unele considerente ingenioase, un meteorolog capabil ar descoperi că fulgerul trebuie întotdeauna să lovească simultan locurile A și B, atunci ar trebui să ne confruntăm cu sarcina de a testa dacă acest rezultat teoretic este sau nu în concordanță cu realitatea. Ne confruntăm cu aceeași dificultate ca în cazul tuturor afirmațiilor fizice în care conceptul „simultan” joacă un rol. Conceptul nu există pentru fizician până când nu are posibilitatea de a descoperi dacă este sau nu îndeplinită într-un caz real. Așadar, avem nevoie de o definiție a simultaneității astfel încât această definiție să ne furnizeze metoda prin care, în cazul de față, el poate decide prin experiment dacă ambele lovituri de fulger s-au întâmplat simultan sau nu. Atâta timp cât această cerință nu este îndeplinită, înseamnă că este posibil să mă înșel ca fizician (și, bineînțeles, la fel dacă nu sunt fizician) când îmi imaginez că pot să atribui o semnificație declarației de simultaneitate. (Aș cere cititorului să nu meargă mai departe până când nu este pe deplin convins de acest punct.)

După ce ați gândit problema de ceva vreme, atunci oferiți următoarea sugestie cu care să se testeze simultaneitatea: Prin măsurare de-a lungul șinelor, linia de legătură între locurile AB trebuie să fie măsurată și un observator plasat în punctul de mijloc M al distanței AB. Acest observator trebuie să fie dotat cu un echipament (de exemplu, două oglinzi înclinate la 90°) care să îi permită să observe vizual ambele locuri A și B în același timp. Dacă observatorul percepe simultan cele două lumini de fulger, atunci acestea sunt simultane.

Sunt foarte mulțumit de această sugestie, însă cu toate acestea nu pot să consider problema ca fiind perfect rezolvată, deoarece mă simt constrâns să ridic următoarea obiecție:

„Definiția dvs. ar fi cu siguranță corectă doar dacă am ști că lumina prin care observatorul din M percepe fulgerul se deplasează de-a lungul direcției A → M cu aceeași viteză ca și pe direcția B → M. Dar o examinare a acestei supoziții ar fi posibilă numai dacă am fi avut deja la dispoziție mijloacele de măsurare a timpului. Ar părea astfel ca și cum ne-am mișca aici într-un cerc vicios”.

După o analiză suplimentară, ați arunca o privire oarecum disperată asupra mea – și pe bună dreptate – și ați declara:

„Eu îmi mențin, oricum, definiția mea anterioară, pentru că, în realitate, nu se presupune absolut nimic despre lumină. Există doar o singură cerință care trebuie formulată în definiția simultaneității, și anume, că în fiecare caz real trebuie să luăm o decizie empirică cu privire la dacă conceptul care trebuie definit îndeplinește sau nu cerința. Faptul că definiția mea satisface această cerință este incontestabilă. Faptul că lumina necesită același timp pentru a traversa drumul A → M ca și drumul B → M nu este în realitate nici o presupunere, nici o ipoteză despre natura fizică a luminii, ci o stipulare pe care o pot face din propria mea voință liberă pentru a ajunge la o definiție a simultaneității”.

Este clar că această definiție poate fi folosită pentru a da o semnificație exactă nu numai celor două evenimente, ci la oricât de multe evenimente pe care noi dorim să le alegem, și independent de pozițiile scenelor evenimentelor în raport cu corpul de referință 1 ) (aici peronul de gară feroviară). Prin urmare, suntem conduși la o definiție a „timpului” în fizică. În acest scop, presupunem că ceasurile de construcție identice sunt plasate în punctele A, B și C ale liniei de cale ferată (sistemul de coordonate) și că ele sunt poziționate astfel încât pozițiile acelor acestora să fie simultan aceleași (în sensul de mai sus). În aceste condiții înțelegem prin „timpul” unui eveniment citirea (poziția acelor) unuia dintre aceste ceasuri care se află în imediata vecinătate (în spațiu) a evenimentului. În acest mod, o valoare de timp este asociată cu fiecare eveniment care în esență poate fi observat.

Această stipulare conține o altă ipoteză fizică, a cărei valabilitate nu va fi pusă la îndoială fără dovezi empirice contrare. S-a presupus că toate aceste ceasuri merg în același ritm dacă sunt de aceeași construcție. Mai precis: Când două ceasuri aflate în repaus în diferite locuri ale corpului de referință sunt poziționate astfel încât o anumită poziție a acelor unui ceas este simultană (în sensul de mai sus) cu aceeași poziție a acelor celuilalt ceas, atunci „setările” identice sunt întotdeauna simultane (în sensul definiției de mai sus).

Notă

1) Presupunem mai departe că, atunci când trei evenimente A, B și C apar în locuri diferite în așa fel încât A este simultan cu B și B este simultan cu C (simultan în sensul definiției de mai sus), atunci criteriul pentru simultaneitatea perechii de evenimente A, C este, de asemenea, îndeplinită. Această presupunere este o ipoteză fizică despre propagarea luminii: trebuie să se împlinească cu siguranță dacă vrem să menținem legea constanței vitezei luminii în vid.

Traducere din Relativity: The Special and General Theory, de Albert Einstein

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *