Zadanie 1 – Dylatacja czasu

„Do odjazdu pociągu zostało jeszcze parę minut. Adam wracał na swoją uczelnię. W pamięci mieli jeszcze niedawną długą rozmowę. Ola popatrzyła na niebo.

Będziesz jechał w kierunku tej gwiazdy przed nami. Wyślij jej sygnał od nas. Tak relatywistycznie – uśmiechnęła się. Adam nie wiedział czy był to bardziej uśmiech złośliwy, czy życzliwy.

Wcześniej nie potrafił wyjaśnić jej zjawiska dylatacji czasu. O świetle wysłanym z podłogi wagonu i odbitym od lustra na suficie. O tym, że ona będąc na peronie zobaczyłaby je jak porusza się pod kątem zgodnie z kierunkiem ruchu wagonu. Że on, widział by to samo światło jednak inaczej. Jak porusza się prostopadle do podłogi i wraca na to samo miejsce. Że ponieważ prędkość światła jest dla każdego z nich taka sama a drogi na której je obserwują różnią się długością, to i stąd zjawisko dylatacji czasu. Że jej na peronie czas będzie płynął szybciej i przeżyje więcej chwil rozstania zanim on zadzwoni do niej z Cambridge.

– No nie wiem jak – uśmiechnął się. – Przecież jak wyślę sygnał, to według mnie trafi on do tej gwiazdy nad nami.

Ola dziwiła się w duchu, że on, będąc tak przekonanym o swojej racji, nie potrafił rozwiązać dylematu z wektorem pędu fotonu. Bo przecież jeden foton nie może poruszać się jednocześnie w dwóch kierunkach. Bo przecież warunkiem doświadczenia jest jeden foton a nie wiązka różnych biegnących w różnych kierunkach. Bo przecież układy z jakich obserwują ten foton nie są niezależne, a wszystko co dzieje się w jednym , można przepisać na drugi. Jak mu wytłumaczyć, że to co on widzi to tylko rejestracja chwilowych położeń fotonu według jego układu. Że jeden foton ma tylko jeden kierunek pędu i tylko w tym kierunku może się poruszać. Że gdyby faktycznie poruszał się prostopadle do podłogi to jego kierunek pędu też musiał by być prostopadły. Wtedy trafił by w tę gwiazdę nad nimi, ale on miałby obraz, że ten foton leci w kierunku tej gwiazdy za nimi.
Popatrzyła na Adama z nieukrywaną życzliwością.

– To może zróbmy tak. Jak będziesz już jechał, to wypuść wirtualnie ten sygnał – czyli jeden foton. Ale wcześniej zdejmij ten wirtualny dach z tym lustrem. Jak dojedziesz do Cambridge to zadzwoń i powiedz mi w którą gwiazdę trafił foton. Przynajmniej czas nie będzie ci się dylatował w podróży. – Jeszcze raz uśmiechnęła się szeroko. – I pamiętaj , że foton jest tylko jeden.

Drogi czytelniku. W eliminacjach masz do wyboru co najmniej trzy odpowiedzi. Powiedzmy cztery.

A.

Adam widzi foton poruszający się prostopadle do podłogi a Ola widzi ten sam foton poruszający się na kierunku pod kątem. Po zdjęciu dachu foton Adama trafia w gwiazdę nad nimi a foton Oli trafia w gwiazdę przed nimi. Jeden foton został rozdzielony na dwa (być może na podstawie dwójłomności czasu) a po odbiciu od gwiazd można z nich zrobić cztery.

B.

Adam obserwuje na kierunku prostopadłym do podłogi ślad (cień) tego fotonu, który w rzeczywistości z peronu widzi Ola na drodze od nieruchomego względem siebie miejsca emisji a nowym miejscem lustra. Foton cały czas podąża w kierunku gwiazdy przed nimi.

C.

Adam obserwuje na kierunku skierowanym do gwiazdy za nimi ślad (cień) fotonu tego, który w rzeczywistości widzi Ola na drodze prostopadłej do podłogi. Foton trafia w gwiazdę nad nimi.

D.

Schemat podobny jak w przykładzie A. Jednak kolejne fotony losowo trafiają w jedną z tych dwóch gwiazd a każdy z obserwatorów widzi tylko te swoje.

Półfinałowym jest pytanie:

Czy sztandarowy przykład z wagonem rzeczywiście odzwierciedla, obrazuje, udowadnia dylatację czasu?

Kiedy już drogi czytelniku odpowiedziałeś na te pytania to przy dźwięku fanfar dostałeś się do finału. Nagrodą jest tytuł „best of the best” a pytanie finałowe brzmi:

Czy jest możliwe, aby obserwator z poruszającego się układu zaobserwował w tym swoim układzie rzeczywisty tor fotonu w którym jego pęd będzie zgodny z obrazem rejestrowanym przez obserwatora?

Tytuł jest twój, albowiem niezależnie od odpowiedzi, należy się on każdemu kto tę próbę podjął.

Zachęcamy do podzielenia się swoimi wynikami w komentarzu poniżej 🙂

Dodaj komentarz