Apa itu Peristiwa dan keserentakan? — Fisika

Definisi 4.3 Fisika Universitas — Tahun 3 · Bab 4 — Kinematika Relativistik

Yang disebut peristiwa adalah kejadian titik: sebuah tempat tertentu dan sebuah saat tertentu — sebuah percikan, sebuah detak detektor, sebuah peluruhan. Tiap kerangka inersial memberi sebuah peristiwa koordinatnya $(t, x, y, z)$ , dengan memakai penggaris yang diam dalam kerangka itu dan jam-jam terselaras yang tersebar di dalamnya. Dua peristiwa serentak dalam sebuah kerangka apabila jam kerangka itu memberi keduanya $t$ yang sama — dan korban pertama postulat itu adalah bahwa gagasan ini bergantung pada kerangkanya.

Dua sambaran yang menandai kereta sekaligus rel. Pengamat di tanah, di tengah-tengah kedua bekasnya, menerima kilatnya bersamaan: serentak baginya. Penumpangnya berlari menuju kilat B; kilat itu mencapainya lebih dahulu, dan — karena ia berjarak sama dari kedua bekas dalam kerangkanya sendiri — ia menyimpulkan B menyambar lebih dahulu. Keserentakan bersifat nisbi.

Contoh

Contoh 4.4 (Kereta dan dua sambaran petir)

Petir menyambar kedua ujung kereta cepat, meninggalkan bekas pada keretanya dan pada relnya. Bagi pengamat di tanah, yang berada di tengah-tengah kedua bekas itu, kedua kilatnya tiba bersamaan: bagi dia sambarannya serentak. Namun penumpang yang duduk di titik tengah keretanya bergerak menuju satu kilat dan menjauhi kilat yang lain; karena cahaya berlaju $c$ dalam kerangkanya juga, kilat di depan mencapainya lebih dahulu — dan karena ia duduk berjarak sama dari kedua bekas pada keretanya, ia harus menyimpulkan bahwa sambaran di depan terjadi lebih awal. Tak satu pun keliru: keserentakan dua peristiwa yang terpisah bukanlah fakta tentang dunia melainkan tentang kerangkanya. Setiap “paradoks” relativistik larut di sini.

Contoh 4.16 (Saudara kembar yang bepergian)

Seorang saudara kembar terbang menuju bintang sejauh $8$ tahun cahaya pada $0.8c$ ( $\gamma = 5/3$ ) lalu kembali. Waktu Bumi: $2 \times 8/0.8 = 20\,\mathrm{yr}$ . Waktu diri si pengelana: $20/\gamma = 12\,\mathrm{yr}$ — ia delapan tahun lebih muda, dan tak ada paradoks: keadaan kedua saudara kembar itu tidak setangkup, karena satu garis dunia lurus (inersial sepanjang perjalanan) sedangkan yang lain mempunyai tekukan saat berbalik. Di antara dua peristiwa tetap, garis dunia yang lurus adalah garis dengan waktu diri terpanjang — dalam geometri ruang-waktu, jalan memutar berumur lebih pendek. Efeknya terukur secara rutin: jam atom yang diterbangkan mengelilingi dunia berselisih dengan saudaranya yang tinggal di rumah tepat sebanyak nanosekon yang diramalkan (Soal 4.1).

Baca dalam konteks →