Synchronizacja zegarów

Synchronizacja zegarów – sposób synchronizacji zegarów w różnych układach odniesienia poprzez wymianę sygnałów.

Synchronizacja zegarów stanowi fundamentalny punkt szczególnej teorii względności. Każdy punkt w czasoprzestrzeni jest teoretycznie wyposażony w wirtualny zegar i pozostaje tylko zsynchronizować je, aby otrzymać informację o kolejności zdarzeń. W tym celu wysyłamy sygnał świetlny do punktu zaopatrzonego w zegar i czekamy na jego natychmiastową odpowiedź również w postaci impulsu świetlnego. W momencie jego powrotu znamy opóźnienie zegara, który synchronizowaliśmy, co wystarcza nam do określenia pojęcia następstwa i jednoczesności zdarzeń. Należy podkreślić, że synchronizujemy zegary tylko w obrębie tego samego układu inercjalnego.

Współczynnik ReichenbachaEdytuj

Już Einstein w swojej pracy O elektrodynamice ciał w ruchu zauważył, że warunek, aby sygnał świetlny biegł w obie strony z tą samą prędkością, nie jest konieczny[1]. W rzeczywistości możemy jedynie obserwować prędkość światła na drodze zamkniętej, gdzie  

Możemy uporządkować opis tych synchronizacji wprowadzając współczynnik Reichenbacha

 

Wtedy prędkość światła wyrazi się wzorem

 

W powyższych wzorach wprowadziliśmy czteroprędkość   Jest to czteroprędkość pewnego wyróżnionego względem nas układu odniesienia tak zwanego układu preferowanego. Wektor   jest jednostkowym wektorem kierunkowym wskazującym na synchronizowany zegar.

Twierdzenie o konwencji synchronizacji mówi, że wybór współczynnika Reichenbacha jest arbitralny, w połączeniu z warunkiem na stałość prędkości światła na drodze zamkniętej.

Z tego względu możemy mówić przynajmniej o dwóch rodzajach synchronizacji. Funkcja   pozwala w STW na wybór właściwej synchronizacji.

  • Synchronizacja standardowa nazywana także synchronizacją Einsteina-Poincaré, gdzie prędkość światła w obu kierunkach jest taka sama. W tym przypadku   więc
 

i otrzymujemy standardową postać transformacji Lorentza.

  • Synchronizacja absolutna nazywana także synchronizacją Changa-Tangherliniego, gdzie prędkość światła zależy od kierunku.

Żądamy w tym przypadku, aby składowe czasowo-przestrzenne macierzy transformacji Lorentza spełniały warunek

 

wtedy otrzymujemy

 

Współczynnik Reichenbacha wynosi wtedy

 

Natomiast prędkość światła

 

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. Albert Einstein. Zur Elektrodynamik bewegter Körper. „Annalen der Physik”. 322 (10), s. 894–895, 1905. DOI: 10.1002/andp.19053221004. Bibcode1905AnP...322..891E (niem.). 

Linki zewnętrzneEdytuj