Dilatace času
Dilatace času (čili roztažení, zpomalení času) je fyzikální jev pozorovaný u všech objektů, které vzhledem k pozorovateli
- pohybují se velkou rychlostí (důsledek zákonů speciální teorie relativity) nebo
- jsou v silnějším gravitačním poli nebo se pohybují zrychleně oproti inerciální soustavě (důsledek zákonů obecné teorie relativity).
V případě dvou pozorovatelů, pohybujících se vůči sobě rovnoměrně přímočaře, je dilatace času vzájemná. Oba dva tedy vnímají hodiny toho druhého jako pomalejší. Naproti tomu u dilatace času gravitačním polem se pozorovatelé shodnou na tom, že hodiny s vyšším gravitačním potenciálem jsou pomalejší než hodiny s nižším potenciálem (dále od středu gravitace).
Výpočet
Na základě speciální teorie relativity můžeme spočítat dilataci času u objektu pohybujícího se rychlostí jako:
kde je čas změřený pozorovatelem, je čas změřený pohybujícím se objektem (tzv. vlastní čas) a je Lorentzův faktor.
Použití Lorentzova faktoru zobecňuje Newtonovskou mechaniku – při běžných rychlostech se jeho hodnota limitně blíží jedné (a je tedy možné jej zanedbat), začne projevovat až u rychlostí, které se řádově blíží rychlosti světla ve vakuu (a kde je proto fyzikální popis Newtonovské mechaniky nedostatečný).
Dilatace času ve speciální teorii relativity
U této teorie platí, že např. hodiny H´ pohybující se vzhledem k pozorovateli rychlostí v<c jdou pomaleji než hodiny H, které jsou vzhledem k tomuto pozorovateli v klidu. Tento vztah je symetrický: Druhý pozorovatel, vůči němuž jsou v klidu hodiny H´, bude naopak pozorovat, že pomaleji jdou hodiny H. Obě pozorování jsou v každé ze soustav, spojených s daným pozorovatelem, správná. Správná jsou ale jen po dobu, kdy je pozorovatelova soustava inerciální, tedy bez zrychlení.
Experimenty
Dilataci času prokázala řada experimentů.
- Delší doba života velmi rychlých mionů vznikajících ve svrchní vrstvě atmosféry jim umožní dosáhnout zemského povrchu, ačkoli bez dilatace času by se drtivá většina rozpadla na mnohem kratší dráze.
- Hafeleův–Keatingův experiment (1971) bylo měření účinku dilatace času přímo pomocí tří přesných cesiových hodin: jedny zůstaly na zemi, druhé letěly letadlem po směru otáčení Země a třetí proti. Uplatnil se zde vliv pohybu i různého gravitačního pole.
- S dilatací času a její kompenzací musí počítat i navigační systémy (GPS).
