הצגת המקור של הדף "התארכות הזמן"

{{לשכתב|סיבה=תרגום מכונה ואי דיוק מדעי|נושא=מדעי הטבע|כל הערך=כן}}
[[קובץ:Soyuz TMA-1 at the ISS.jpg|ממוזער|תופעת התארכות הזמן מסבירה מדוע שני שעונים זהים מדווחים על זמן שונה לאחר שהואצו במהירויות שונות. לדוגמה: אסטרונאוטים ששוהים ב[[תחנת החלל הבינלאומית]] מזדקנים במעט לאט יותר מאשר אילו היו שוהים על כדור הארץ.]]
ב[[תורת היחסות]], '''התארכות הזמן''' היא השינוי בהבדל בזמן שחלף בין שני מאורעות נפרדים הנעים במקביל אחד לשני, בין אם בגלל ההבדל ב[[התרחבות זמן כבידתית|מיקום היחסי לשדה הכבידה]] או בהבדלי [[מהירות]] התנועה. ככל שהמערכת (לדוגמה, [[חללית]]) תנוע מהר יותר, כך יעבור הזמן לאט יותר בחללית '''בעיני המתבונן''', אף על פי שבעיני ה[[טייס]] של החללית הזמן ממשיך להתקדם בהתמדה.

ניתן לראות את תופעת התארכות הזמן אם [[סנכרון|מסנכרנים]] שני [[שעון אטומי|שעונים אטומיים]] (השעון המדויק בעולם), ולוקחים אחד מהם לטיסה על [[מטוס]] מהיר, בעוד השני נשאר על הקרקע. הזמן יעבור לאט יותר על השעון ששהה על המטוס, ולכן לאחר חזרתו של המטוס הוא יציג שעה מוקדמת יותר מהשעה שיציג השעון שנשאר על הקרקע. [[ניסוי הייפלי-קיטינג]] הוא ניסוי דומה שבוצע כדי להוכיח טענה זו.

התופעה קשורה גם ב"[[מסע בזמן]]". לדוגמה נניח ואדם טס במהירות של 99.9999% מ[[מהירות האור]], במשך מה שנראה בשבילו כמו 10 שנים, הוא יחזור לכדור הארץ לאחר 7,000 שנה.

== היסטוריה ==
ב-[[1905]] הראה [[אלברט איינשטיין]] כי התארכות הזמן נוגעת לאופי ה[[זמן]] עצמו. ב-[[1907]], [[הרמן מינקובסקי]] הציג את מושג ה[[זמן עצמי|זמן העצמי]], ובכך הבהיר את משמעות התארכות הזמן.

== מהירות התארכות הזמן ==

ההבדל בין תנועת הזמן בשעונים בעת התארכות זמן נגרמת כיוון שמהירות ה"טיקים" שונה בין השעון שנע לבין זה שלא. ככל שגוף יזוז מהר יותר כך גם התארכות הזמן תגדל.

תאורטית, התארכות זמן מאפשרת לנוסעים ב[[אמצעי תחבורה|רכב]] שנע במהירות להתקדם הלאה אל העתיד ולהתקדם זמן קצר משלהם. עבור מהירות גבוהה מספיק ההשפעה של התארכות זמן יכולה להיות משמעותית. לדוגמה יכול להיות שנסיעה במשך שנה יכולה להתאים לעשר שנים על [[כדור הארץ]].

====== הסבר ומשוואות ======
[[קובץ:Light-clock.svg|ממוזער]]
[[שעון]] פשוט בנוי משתי מראות A ו-B, שביניהן יש קרן אור אשר מקפצת מ-A ל-B . ההפרדה בין המראות מסומנת ב-<math>d</math>, והשעון מתקדם ("מתקתק") בכל פעם שקרן האור מגיעה למראה A. כאשר השעון במנוחה, האור עובר דרך באורך <math>2d</math>, ומכיוון שמהירותו היא [[מהירות האור]], זמן המעבר הוא <math display="inline">\Delta t = \frac{2d}{c}</math>. מתוך הסתכלות של עצם נע במהירות v שזז ביחס ל[[שעון]] שלא דופק, האור נראה כנע במסלול ארוך יותר, כלומר, השעון הנע ביחס לאחד שלא נמצא בתנועה נראה כפועל לאט יותר.

באופן דומה לשעון במנוחה, זמן המעבר של השעון הנע הוא <math display="inline">\Delta t' = \frac{2D}{c}</math>, כאשר המרחק <math>D</math> הוא אורך מחצית הדרך של השעון. ניתן לחשב את <math>D</math> על-ידי [[משפט פיתגורס]] <math display="inline">\begin{align}
D & = \sqrt{\left(\frac{1}{2}v\Delta t'\right)^2 + d^2}\end{align}</math>, ובעזרת שתי המשוואות הקודמות מתקבל <math display="inline">\Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1-v^2/c^2}}</math>, אשר מבטא את העובדה שבמערכת הייחוס של השעון <math>t</math>, פרק הזמן בשעון <math>t'</math> יותר ארוך מאשר פרק הזמן בשעון <math>t</math>. כלומר, ממערכת ייחוס זו לוקח יותר זמן לשעון הנע להשלים מחזור (הלוך חזור).
== תופעות שנגרמות מהתארכות הזמן ==
=== פרדוקס התאומים ===
[[פרדוקס התאומים]] הוא [[ניסוי מחשבתי]] ב[[תורת היחסות הפרטית]]: התאום הראשון טס לחלל במהירות גבוהה מאוד וחוזר לכדור הארץ, ואילו השני נשאר בכדור הארץ. על פי תורת היחסות הפרטית, תנועה במהירות גבוהה מאיטה את זרימת הזמן. מכאן קיימים שני טיעונים סותרים: התאום שטס נע במהירות גבוהה יחסית לתאום שנשאר, ועל כן התבגר פחות מזה שנשאר, ויהיה צעיר ממנו. מאידך, כיוון שיחסות פרטית מבוססת על ההנחה שאין מסגרת התייחסות מועדפת, ניתן לטעון שהתאום שנשאר בכדור הארץ נע יחסית לתאום בחללית, ועל כן דווקא הוא שיהיה צעיר יותר.

=== זמן חיי המיואון ===
תופעה מוכרת נוספת שמרבים לדבר עליה בהקשר זה היא תופעת ה[[מיואון]], חלקיק יסודי (בדומה לאלקטרון) שזמן החיים שלו קצר מאוד, רק 2.2μs. אם נוצר חלקיק מיואון באטמוספירה של כדור הארץ (בגובה של 100 קילומטרים מעל הקרקע), מבחינת הצופה החיצוני, זמן ההגעה של החלקיק לקרקע (במהירות האור, המהירות הגבוהה ביותר האפשרית) מנקודת המבט של הצופה על הקרקע הוא:<ref>{{צ-ספר|מחבר=Kenneth S. Krane|שם=Modern Physics, 4th Edition|שנת הוצאה=2009|עמ=33}}</ref>

<math>\Delta t = {L_0 \over c} = {100km \over 3*10^8 {km \over s } } \cong 333 \mu s</math>

כלומר, יותר מזמן החיים של החלקיק. עם זאת, זמן ההגעה של החלקיק לקרקע מנקודת המבט של החלקיק היא רק:

<math>\Delta t = {\Delta t_0 \over \sqrt{1-{u^2 \over c^2}} } \iff 333 \mu s = {2.2 \mu s \over \sqrt{1-{u^2 \over c^2}} } \iff ... \iff u \cong 0.999978 c</math>

כלומר המהירות המינימלית שדרושה למיואון להגיע לכדור הארץ קטנה ממהירות האור (99.9978 אחוז ממהירות האור), ולכן בזכות תופעת התארכות הזמן, החלקיק יכול לעבור את המסע לכדור הארץ בזמן קצר יותר מנקודת ראותו, לעומת הזמן שלוקח לו להגיע לפני כדור הארץ מנקודת המבט של הצופה החיצוני.<ref>{{צ-ספר|מחבר=Kenneth S. Krane|שם=Modern Physics, 4th Edition|שנת הוצאה=2019|עמ=33}}</ref>

== בתרבות ==
התרחבות זמן משמשת כ[[מכשיר עלילה]]{{אנ|Plot device}} עיקרי בסרט "[[בין כוכבים]]", כאשר גילם של האסטרונאוטים בסרט יוצא מסנכרון עם חבריהם על [[כדור הארץ]], ולבסוף גם זה עם זה.

התופעה מופיעה בשיר של להקת [[קווין]], {{משמאל לימין|[['39]]}}, אשר מתאר קבוצת אסטרונאוטים בחיפוש אחר עולמות חדשים. בלי לדעת שכאשר יחזרו, כל יקיריהם כבר ימותו. סיפור דומה מופיע גם בשיר "Justin And Nova" של [[הצ'רצ'ילים]]{{הערה|{{קישור כללי|כתובת=https://www.psychedelicbabymag.com/2012/12/churchills-jericho-jones-beyond.html|הכותב=Klemen Breznikar|כותרת=Churchill's, Jericho Jones & beyond interview with Robb Huxley and Danny Shoshan|אתר=It's Psychedelic Baby Magazine|תאריך=2012-12-23|שפה=en-US|תאריך_וידוא=2022-09-27}}}}.

התופעה מופיעה ברומן "[[כוכב הקופים]]" (בצרפתית: La Planète des singes) מאת פייר בול שיצא לאור ב-20 בדצמבר 1963.

==ראו גם==
* [[התרחבות זמן כבידתית]]

==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* {{בריטניקה}}
* http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/tdil.html
* https://www.youtube.com/watch?v=yuD34tEpRFw
* https://youtu.be/7H3ksmxwpWc
* {{הארץ||חוקרים צפו בהתארכות הזמן, לראשונה מאז חזה אותה איינשטיין|00000189-2789-df82-a78f-67bb819e0000|6 ביולי 2023}}

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:תורת היחסות הפרטית]]