ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#14 บทที่ 2 อวกาศ-เวลา : อวกาศ-เวลาและกรวยแสง

ทฤษฎีสัมพัทธภาพได้เปลี่ยนแนวคิดเรื่องอวกาศและเวลาไปตลอดกาล ในทฤษฎีของนิวตัน ผู้สังเกตการณ์ต่างๆจะวัดเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ค่าเดียวกัน (เนื่องจากเป็นเวลาสัมบูรณ์) แต่วัดระยะทางที่แสงเดินทางได้ค่าแตกต่างกัน (เนื่องจากไม่ใช่อวกาศสัมบูรณ์) เนื่องจากความเร็วของแสงเป็นเพียงระยะทางที่เดินทางหารด้วยเวลา (v = d/t) ดังนั้นผู้สังเกตการณ์ต่างๆ จะวัดความเร็วแสงได้ค่าแตกต่างกัน ในทางกลับกัน ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ ผู้สังเกตการณ์ทั้งหมดจะวัดความเร็วแสงได้ค่าเท่ากัน ดังนั้นเวลาที่วัดต้องแตกต่างกัน (เวลามาจากสูตรการคำนวณ ระยะทางที่แสงเดินทางซึ่งผู้สังเกตการณ์ต่างๆ ได้ค่าต่างกัน หารด้วยความเร็วของแสงซึ่งผู้สังเกตการณ์ต่างๆ ได้ค่าเท่ากัน; t = d/v) กล่าวอีกนัยหนึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพปฏิเสธแนวคิดเรื่องเวลาสัมบูรณ์ (absolute time)! ดูเหมือนว่าผู้สังเกตการณ์แต่ละคนจะมีมาตรวัดตามนาฬิกาของตัวเองและนาฬิกาของผู้สังเกตการณ์แต่ละคนไม่จำเป็นต้องตรงกับของผู้อื่น ผู้สังเกตการณ์แต่ละคนสามารถใช้เรดาร์เพื่อบันทึกสถานที่และเวลาของเหตุการณ์ โดยส่งคลื่นแสงหรือคลื่นวิทยุออกมา ส่วนหนึ่งของลำแสงจะสะท้อนกลับมาที่เหตุการณ์ และผู้สังเกตการณ์จะวัดเวลาที่เกิดการสะท้อน เวลาของเหตุการณ์จึงอยู่กึ่งกลางระหว่างเวลาที่ลำแสงถูกส่งออกไปและเวลาที่ลำแสงสะท้อนกลับมา: ระยะทางของเหตุการณ์คำนวณโดยครึ่งหนึ่งของเวลาที่ใช้สำหรับการเดินทางไป-กลับ คูณด้วยความเร็วแสง (ในแง่นี้เหตุการณ์คือสิ่งที่เกิดขึ้นที่จุดเดียวในอวกาศ ณ เวลาที่กำหนด) แนวคิดนี้แสดงไว้ที่นี่ซึ่งเป็นตัวอย่างของตาราง space-time การใช้ขั้นตอนนี้ ผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน จะกำหนดเวลาและตำแหน่งที่แตกต่างกันในเหตุการณ์เดียวกัน ไม่มีการวัดของผู้สังเกตการณ์ใดที่ถูกต้องไปกว่าการวัดของผู้สังเกตการณ์คนอื่นๆ แต่การวัดทั้งหมดมีความสัมพันธ์กัน ผู้สังเกตการณ์สามารถกำหนดเวลาและตำแหน่งที่ผู้สังเกตการณ์คนอื่นจะกำหนดให้กับเหตุการณ์ได้อย่างแม่นยำ หากเขารู้ความเร็วสัมพัทธ์ของผู้สังเกตการณ์คนอื่น ๆ ปัจจุบันเราใช้วิธีนี้ในการวัดระยะทางได้อย่างแม่นยำ เพราะเราสามารถวัดเวลาได้แม่นยำกว่าการวัดความยาว ในทางปฏิบัติ หนึ่งเมตรถูกกำหนดเป็นระยะทางที่แสงเคลื่อนที่ไปได้ในเวลา 0.000000003335640952 วินาทีเมื่อวัดโดยนาฬิกาซีเซียม อีกวิธีหนึ่งเราสามารถใช้หน่วยความยาวใหม่ที่สะดวกกว่าเรียกว่า […]