הגדרת זמן (בפיסיקה)

אוולין מייטי מרין
מהנדס תעשיה, MSc בפיזיקה, ו-EDD

זמן (בדרך כלל מקוצר כ"אתה") הוא גודל פיזיקלי סקלרי המבטא את משך או בו-זמניות של אירוע, לכן, הוא זה קשור לאבולוציה, לתקופה, לגיל או לרגע שבו מתרחשת תופעה או מצב מסוים.

למרות היותו ממד סקלרי, חלוף הזמן תמיד מתקדם בהדרגה קדימה, מסיבה זו זמנים שליליים אינם נתפסים בפיזיקה המייצגים מצב מתנה. זוהי גודל בסיסי במערכות של יחידות, וכמויות נגזרות רבות, כגון מהירות, תאוצה והספק; אם להזכיר כמה, הם מוגדרים על סמך השינוי של מימד ביחס לזמן. מסיבה זו, זמן הוא אחד המשתנים הבלתי תלויים הנפוצים ביותר במדע למד את האבולוציה של משתנים אחרים, ונאמר שהוא בלתי תלוי כי אין בקרה עליו.

הודות לתפיסת הזמן, אנשים יכולים לקבוע סדר כרונולוגי של אירועים. והנכס הזה אפשר לנו להגדיר קריאות של ההיסטוריה.

יחידות זמן

זמן הוא גודל פיזי, מה שמרמז שניתן למדוד אותו ולהפעילו, ויש לו גם יחידות, המשתנות בהתאם למערכת שבה הן מתבטאות. כדי למדוד כמות זו, שעון העצר (הוא מאפשר מדידת מרווחי זמן) או השעון, המציין את השעה הנוכחית או הדייקנית בהתאם לאזור הזמן והפורמט, משמש כמכשיר.

השעונים מכוילים כדי לציין את השעה התואמת לכל אזור בהתאם לאזור הזמן שלו, לכן אנו מוצאים מדינות שבהן יש זמנים שונים בו זמנית.

במדע ובתעשייה, מערכת היחידות הרשמית לפרסום מחקרים היא "מערכת היחידות הבינלאומית (SI)", המבוססת על סדרה של דפוסים לכמויות יסוד, המקובלות ברחבי העולם מאחר שהן תואמות לתכונות ההוויה: בלתי משתנה, נגיש, ניתנים לשחזור ובלתי ניתנים להריסה.

התמונה מציגה מאמן המשתמש בשעון עצר כדי למדוד את הזמן שלוקח לרצים לעבור מרחק מסוים.

ב-SI, הזמן מתבטא בשניות (שניות), אשר בתורן יכולות להיות מלווה בקידומות מטריות כאשר רצוי לציין כמויות זמן קטנות מאוד או גדולות. מצד שני, ישנן גם יחידות אחרות למדידת זמן, המוצגות בטבלה הבאה, יחד עם השקילות שלהן ביחס לשנייה אחת.

שולחן 1. יחידות זמן שונות והשקילותן עם שנייה אחת.

* המקבילה בשניות ליחידות חודשים ושנים מבוססת על ההנחה שלחודש יש 30 ימים ולשנה יש 365 ימים.

דפוס הזמן במערכת היחידות הבינלאומית

דפוסי יחידה מתייחסים לסטנדרטים המשמשים לבטא כמה פעמים דפוס זה כלול במדידה מסוימת או בתוצאה מסוימת הקשורה לממד מסוים. אומרים שהם סטנדרטיים מכיוון שהם מאפשרים לאחד את המדידות המשתמשות במדידה זו כאסמכתא, למשל, אם במאמר מדען, חוקר במקסיקו מדווח על 10.5 שניות, מה שמייצג בדיוק את אותו הדבר עבור מי שקורא את הפרסום בספרד, ביפן או ב אוֹסטְרַלִיָה. מסיבה זו, על מנת לשפר את הדיוק של הדפוסים המשמשים את ה-SI, הם התפתחו לדפוס המשמש כיום.

לפני 1967, שנייה אחת הוגדרה כשבר \(\left( {\frac{1}{{60}}} \right)\left( {\frac{1}{{60}}} \right)\ left ( {\frac{1}{{24}}} \right)\) של יום שמש ממוצע, אשר בתורו מוגדר כפרק הזמן בין הופעת השמש ברציפות ביחס למיקומה הגבוה ביותר בשמים במהלך כל יום .

משנת 1967 ועד היום, ההגדרה הותאמה באמצעות השעון האטומי כתבנית, המבוססת על הרטט שמייצר אטום צזיום. מאז, שנייה אחת מייצגת פי 9,192,631,770 מתקופת הרטט של הקרינה הנפלטת על ידי אטום צסיום 133.

זמן לפי תורת היחסות

בפיזיקה מכנית, הזמן עובר בו-זמנית עבור שני צופים, ואינו מושפע מתנועתם של הגופים האמורים, עם זאת, על פי תורת היחסות, הזמן חווה התרחבות, שהיא לא יותר מאשר הבדל במדידות של משתנה זה שנעשה על ידי שני צופים, שיכולים לבוא לידי ביטוי בהבדל במהירות היחסית ביניהם, או במיקום הגופים ביחס לשדה כבידה.

אחת התרומות המייצגות ביותר שהודגמו מהתיאוריה הרלטיביסטית של איינשטיין היא התופעה של התרחבות הזמן והפסקת הבו-זמניות, הנגרמת על ידי תנועת חלקיקים במהירויות קרובות ל- של האור.