Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » تمدد الزمن الجاذبي

تمدد الزمن الجاذبي

1915
  • Albert Einstein
معايرة الساعة الذرية في المختبر لتوضيح مبادئ تمدد الزمن بفعل الجاذبية.

(صورة توضيحية فقط)

من أهم تنبؤات النسبية العامة أن الزمن يمر بمعدلات مختلفة في ظل جهود جاذبية مختلفة. فالساعة في مجال جاذبية أقوى (أقرب إلى جسم ضخم) ستدق أبطأ من الساعة في مجال جاذبية أضعف. وقد تم التحقق من هذا التأثير، المعروف باسم تمدد الزمن الجاذبي، تجريبيًا، وهو عامل حاسم في التقنيات الحديثة مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

Gravitational time dilation arises from the principle that the rate at which time passes is influenced by the curvature of spacetime. In a region of stronger gravity, the ‘flow’ of time itself is slower relative to a region of weaker gravity. This is not a mechanical effect on clocks but an actual difference in the passage of time. For example, a clock at sea level runs slightly slower than an identical clock on a mountain. The formula for this effect for a non-rotating, spherically symmetric mass is [latex]t_f = t_0 \sqrt{1 – \frac{2GM}{rc^2}}[/latex], where [latex]t_f[/latex] is the time for the distant observer and [latex]t_0[/latex] is the time in the gravitational field.

This effect was first confirmed experimentally by the Pound-Rebka experiment in 1959, which measured the gravitational redshift of photons (a related phenomenon). The most significant real-world application is the Global Positioning System (GPS). The atomic clocks on GPS satellites are in a weaker gravitational field than clocks on Earth’s surface, so they run faster by about 45 microseconds per day. They also experience special relativistic time dilation due to their high velocity, making them run slower by about 7 microseconds per day. The net effect is that GPS satellite clocks run faster by about 38 microseconds daily. Without correcting for this, GPS navigation errors would accumulate at about 10 kilometers per day, rendering the system useless.

UNESCO Nomenclature: 2211
– Relativity

يكتب

نظام مجرد

خلل

Substantial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • النسبية الخاصة ومفهومها عن تمدد الزمن بسبب السرعة
  • مبدأ التكافؤ
  • زمكان مينكوفسكي

التطبيقات

  • تتطلب أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تصحيحات لكل من تمدد الوقت النسبي الخاص والعام لتعمل بدقة
  • ضبط الوقت بدقة باستخدام الساعات الذرية
  • فهم فيزياء الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية
  • المراقبة الفلكية للانزياح الأحمر الجاذبي

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • قنوات اتصال فائقة الأمان تعتمد على ساعات متزامنة في إمكانات جاذبية مختلفة
  • ‘chronoscaping’ habitats in deep space to alter the perception of time for long-duration missions
  • أجهزة استشعار الجاذبية لرسم خرائط للداخل الكوكبي
  • جيل جديد من الساعات الذرية التي تستخدم تمدد الوقت لقياس الجاذبية بدقة غير مسبوقة
  • كبسولات الثبات الزمني للإجراءات الطبية عن طريق وضع المرضى في مجالات جاذبية مكثفة ومؤقتة
  • أنظمة الملاحة المتقدمة للمسبارات القريبة من الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية
  • معيار زمني عالمي يأخذ في الاعتبار بشكل ديناميكي الاختلافات الجاذبية المحلية
  • توليد الطاقة من خلال استغلال فروق تمدد الزمن
Related to: time dilation, general relativity, gravity, spacetime, GPS, atomic clock, gravitational potential, redshift.

السياق التاريخي

تمدد الزمن الجاذبي

1909
1910
1912
1915
1915-11
1916
1918
1909
1910
1911-04-08
1913
1915
1916
1917
1918

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.