Zaman genişlemesi

Einstein'ın 1905'te yayımladığı özel görelilik kuramına göre ışık hızı bütün gözlemciler için aynıdır. Bunun şaşırtıcı bir sonucu vardır: birbirine göre hareket eden gözlemciler zamanın akışını farklı ölçer. Hareket eden saat, duran gözlemciye göre daha yavaş tıklar. Buna zaman genişlemesi denir.

Formül

Δt = γ × Δt₀, γ = 1 / √(1 − v²/c²). Δt₀ hareket eden saatin ölçtüğü (öz) süre, Δt duran gözlemcinin ölçtüğü süre, γ Lorentz faktörüdür. Günlük hızlarda γ 1'e o kadar yakındır ki fark algılanamaz.

Örnek: Işık hızının %80'iyle (v = 0,8c) giden bir uzay gemisinde γ = 1 / √(1 − 0,64) = 1 / 0,6 ≈ 1,667 olur. Gemide geçen 3 yıl, Dünya'daki gözlemciye göre 5 yıla karşılık gelir. Farklı hızlar için hesabı zaman genişlemesi hesaplamasıyla yapabilirsin. Aynı faktör uzunluk büzülmesini de belirler: hareket yönündeki uzunluklar γ kadar kısa ölçülür.

Kütleçekimsel zaman genişlemesi

Genel görelilikte kütleçekimi de zamanı yavaşlatır: güçlü kütleçekim alanındaki saat, uzaktaki saate göre yavaş işler. Kara deliğin olay ufkuna yaklaştıkça bu etki aşırı büyür; ufkun boyutunu Schwarzschild yarıçapı hesabı verir.

Günlük hayattaki kanıt: GPS

GPS uyduları yaklaşık 14.000 km/sa hızla döner; bu hız saatlerini günde yaklaşık 7 mikrosaniye geri bırakır. Öte yandan Dünya'dan uzakta, daha zayıf kütleçekiminde oldukları için saatleri günde yaklaşık 45 mikrosaniye ileri gider. Net etki günde yaklaşık 38 mikrosaniyedir. Düzeltilmezse konum hatası günde kilometreler mertebesinde birikirdi. Parçacık hızlandırıcılarında ve kozmik ışınlarla oluşan müonlarda da aynı etki ölçülmüştür.