Albertas Einšteinas yra vienas garsiausių XX amžiaus fizikų. Tačiau be nuostabių teorijų, kurios neįtikėtinai tiksliai apibūdina plataus masto pasaulį, jis atskleidė vieną keistą reiškinį: kuo stipresnis gravitacija, tuo lėtesnis laikas praeina.
Einšteinas savo pirmąją teoriją, žinomą visam pasauliui, pavadino specialiąja reliatyvumo teorija. Jis buvo ypatingas tuo, kad susidūrė su pastoviu greičiu. Norėdami jį suderinti su realiuoju pasauliu, kuriame objektai nuolat įsibėgėja ir lėtėja, jam reikėjo ištirti savo teorijos reikšmes, kai ji įsibėgėjo. Šis bandymas apibendrinti ir atsižvelgti į visus bendruosius reiškinius lėmė laiko ir sunkumo santykio atradimą. Savo naująją teoriją Einšteinas pavadino bendruoju reliatyvumu.
- „Salik.biz“
Niutonas tikėjo, kad laiko tėkmė yra tarsi strėlė. Jis stabiliai juda tik viena kryptimi - pirmyn. Einšteinas pasiūlė, kad laikas kinta atvirkščiai proporcingai greičiui. Ir dėl savo sklandumo, kaip ir kosmoso, ji „nusipelnė“savo išmatavimų. Be to, Einšteinas teigė, kad erdvė ir laikas yra viena visuma - lankstus keturių matmenų audinys, ant kurio vyksta visi įvykiai Visatoje. Tai jis ir pavadino - erdvės-laiko audiniu. Kai fizikė paskelbė savo darbą su visomis jo išvadomis, ji sulaukė netikėjimo.
Pagal bendrąjį reliatyvumą materija ištempia ir susiaurina erdvėlaikio audinį. Pasirodo, objektai kažkokiu paslaptingu būdu nėra traukiami į Žemės centrą, o greičiau, priešingai, yra stumiami aplink juos esančios išlenktos erdvės. Kaip ir nuolydis, erdvėlaikio kreivė pagreitina žemyn judančius objektus, nors šio pagreičio tempas ne visada yra vienodas. Gravitacijos jėga didėja artėjant prie Žemės paviršiaus, kur kreivė yra stipresnė.
Visatos istorija ant laiko strėlės.
Jei gravitacijos jėga padidėja, judant žemyn, objektas laisvai kris ant paviršiaus taško B greičiau nei į tašką A didesniame aukštyje. Pagal specialiąją reliatyvumo teoriją, laisvai krentančio objekto laikas taške B turėtų praeiti lėčiau, palyginti su objektu, esančiu taške A, nes objekto greitis taške B yra didesnis.
Kas yra laikas
Reklaminis vaizdo įrašas:
Koks laikas teisingas? Einšteinas postulavo, kad nėra absoliutaus laiko. Laikas yra santykinis, atsižvelgiant į jėgų sistemą, kuriai jis yra veikiamas. Tai oficialiai vadinama atskaitos tašku. Laikas, praėjęs jūsų sistemoje, vadinamas jūsų laiku. Jei judesio dėsniai turi būti vienodi visiems stebėtojams, nepaisant jų judesio, laikas turi sulėtėti. T. y., Kuo greičiau judate, tuo lėčiau jūsų laikrodis tikisi, palyginti su kitais laikrodžiais. Štai herojus Anne Hathaway pasakė personažui Matthew McConaughey filme „Tarpžvaigždiniai“po nusileidimo į tolimą planetą: „Viena valanda šioje planetoje yra lygi septyneriems Žemės metams“.
Taigi, ar pastebimas sulėtėjęs laikas yra mūsų primityvaus neurologinio makiažo apribojimas, ar laikas tikrai lėtėja? O ką iš tikrųjų reiškia laiko išsiplėtimas? Galų gale tai priveda prie klausimo: kas yra laikas? Tai ne tik klausimas, kurį filosofijos studentai užduoda vienas kitam per taurę alaus. Laiko samprata gamtos filosofus ir fizikus glumina nuo neatmenamų laikų.
Pagrindinė laiko funkcija yra sekti įvykių chronologiją. Tačiau iki paskutinių 400 metų žmonės laiką nustatė remdamiesi prielaida, kad žvaigždės juda aplink Žemę, o ne atvirkščiai. Nepaisant to, tam tikru mastu viskas veikė pakankamai gerai - dėl to, kad dienos ir metų laikai pasikartodavo nuspėjamai, ir kai jūs turite tai, kas pasikartoja nuspėjamai, tada yra laiko stebėjimo mechanizmas.
Galileo panaudojo tokio mechanizmo rekursinį pobūdį judesiams apskaičiuoti. Judėjimo aprašymas būtų neįmanomas nenurodžius laiko. Bet šis laikas niekada nebuvo absoliutus. Netgi tada, kai Niutonas suformulavo savo judėjimo dėsnius, jis vartojo laiko sąvoką, kurioje dvi laikrodžių poros svyruoja sinchroniškai ne su absoliučiu, nepriklausomu laiku, bet tarpusavyje. Sinchronizacija yra priežastis, kodėl žmonija sukūrė tokį sudėtingą ir tikslų atominį laikrodį.
Laiko samprata grindžiama dviejų įvykių, tokių kaip traukinio atvykimas ir unikalus laikrodžio rankų sutapimas tuo pačiu metu, sutapimu ar lemtingu sutapimu. Einšteino teorija teigia, kad tam turi turėti įtakos judėjimas. Jei du platformos ir traukinio stebėtojai negali susitarti dėl to, kas tuo pačiu metu, jie negali susitarti dėl to, kaip teka pats laikas.
Judėjimas iškreipia laiką
Norėdami suprasti judėjimo poveikį nuspėjamumui, apsvarstykite paprastą laiko nustatymo mechanizmą. Įsivaizduokite laiko stebėjimo aparatą, sudarytą iš fotono, atsitrenkančio tarp dviejų veidrodžių, esančių atstumu vienas nuo kito. Tegul praeina viena sekundė fotono atspindžio laikotarpiu. Dabar mes pastatysime du tokius prietaisus taškuose A ir B virš Žemės paviršiaus ir tiesiai ant jo (kaip aukščiau aprašytame pavyzdyje) ir pažiūrėsime, kaip jie skaičiuoja laiką, kai laisvai krintantis objektas praeina pro juos. Savo ruožtu šis objektas matuoja savo laiką naudodamas tą patį laikrodį. Ką jie parodys?
Stebėti fotono atspindį tarp dviejų judančių veidrodžių yra tarsi stebėti teniso kamuoliuką, kylantį ant judančio traukinio. Net jei kamuolys rutuliojasi statmenai traukinyje esančiam asmeniui, jis apibūdina trikampius nejudančiam stebėtojui lauke.
Eksperimentas su krentančiu laikrodžiu.
Kai aparatas juda į priekį, atrodo, kad fotonas, kaip rutulys, atsispindėjęs nukelia didesnį atstumą. Pasirodo, vienas mūsų eksperimento rezultatas yra iškraipytas! Be to, kuo greičiau aparatas juda, tuo daugiau laiko reikia fotonui atspindėti ir taip pailgėja sekundės trukmė. Štai kodėl laiko praėjimas taške B pasirodo lėtesnis nei taške A (atsiminkite: dėl sunkio jėgos objektas taške B nukrenta greičiau nei taške A).
Žinoma, šis skirtumas yra nereikšmingas. Laikrodžių, išmatuotų ant kalnų viršūnių ir Žemės paviršiaus, skirtumas yra tik kelios nanosekundės. Nepaisant to, Einšteino atradimas buvo tikras lūžis. Gravitacija tikrai trukdo praeiti laikui, o tai reiškia, kad kuo masyvesnis objektas, tuo lėtesnis laikas teka šalia jo. Kai kurie fizikai netgi daro išlygą, kad visi Visatos objektai, atrodo, tai jaučia ir bando kristi ten, kur laikas eina lėčiau, iš vietų, kur laikas eina greičiau.
Žemės gravitacinis laukas ir GPS palydovas.
Kojos jaunesnės už galvą
Šiandien gravitacinis laiko išsiplėtimas yra ne tik gerai žinomas reiškinys iš teorinės fizikos srities, bet ir praktinis įrankis. Einšteino ir jo lygčių atradimo dėka turime tokį nuostabų dalyką kaip GPS navigacija, kuris negalėjo taip tiksliai suveikti, jei nebūtų atsižvelgiama į skirtumą tarp laiko praėjimo Žemės paviršiuje ir laiko praėjimo artimoje Žemės orbitoje. Gravitacinis laiko išsiplėtimas taip pat padeda fizikams ir astrofizikams sukurti tikslias teorijas apie tai, kas nutinka tolimoje erdvėje šalia objektų, kurių fiziškai negalime pasiekti (pavyzdžiui, juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės). Ir taip, atsižvelgiant į šį reiškinį paaiškėja, kad tavo kojos - nors ir be galo nereikšmingos - yra jaunesnės už tavo galvą.
Vladimiras Guillenas