Tidsforskyvning

Tidsforskyvning er et begrep som beskriver at tid målt av klokkene ikke alltid tikker likt når forholdene som klokken opplever er ulike. I fysikk brukes det ofte om forskjeller i løpetiden til klokkene som observeres mellom to rammer som beveger seg i forhold til hverandre eller som befinner seg i ulike gravitasjonsfelt. Begrepet brukes også i andre fagfelt for å beskrive tidsjustering eller faseforskyvning mellom signaler, men i vitenskapelig kontekst er klokkene og hvordan tid måles sentralt.

Den viktigste inndelingen i fysikken er mellom spesialrelativistisk tidsdilatasjon og generell relativistisk tidsforskyvning. Spesialrelativistisk tidsforskyvning oppstår når en klokke er i bevegelse med hastighet v i forhold til en annen klokke i hvile. Derfor går en klokke som beveger seg saktere i tid sammen med en som står stille. Den lokale klokken følger dτ = dt√(1 − v²/c²), og tidsintervallet målt av bevegede klokken blir kortere enn i hvilerammen. Gravitational time dilation oppstår i et gravitasjonsfelt: klokker som befinner seg nær en massiv kropp går tregere enn de som er lenger unna. I svake felt kan man tilnærme dτ ≈ dt(1 + Φ/c²), der Φ er gravitasjonspotensialet (som er negativt). Dermed er tidens løpetid i dypere gravitasjon mindre.

Et av de tydeligste praktiske eksemplene er GPS-satellittene. Der må både bevegelseseffekten og gravitasjonseffekten korrigeres for å sikre riktig posisjonsmåling; netto er korrigeringene omtrent noen titusendels sekund per dag. Tidsforskyvning er derfor en sentral faktor i presis navigasjon, astrofysikk og eksperimentell fysikk.