Albert Einstein este unul dintre cei mai cunoscuți fizicieni ai secolului XX. Cu toate acestea, pe lângă teoriile uimitoare care descriu lumea la scară largă cu o acuratețe incredibilă, el a dezvăluit un fenomen curios: cu cât gravitatea este mai puternică, cu atât timpul trece mai lent.
Einstein a numit prima sa teorie cunoscută întregii lumi teoria specială a relativității. A fost special pentru că s-a ocupat de viteze constante. Pentru a o reconcilia cu lumea reală, în care obiectele se accelerează și se decelerează în mod constant, a fost nevoie să investigheze implicațiile teoriei sale când a venit vorba de accelerare. Această încercare de generalizare și de a ține cont de toate fenomenele generale a dus la descoperirea relației dintre timp și gravitație. Einstein a numit noua sa teorie Relativitatea generală.
Newton credea că fluxul de timp este ca o săgeată. Se mișcă constant doar într-o singură direcție - înainte. Einstein a sugerat ca timpul să se schimbe în proporție inversă cu viteza. Și datorită fluidității sale, ca spațiul, și-a „meritat” propria măsurare. Mai mult, Einstein a susținut că spațiul și timpul sunt un întreg întreg - o țesătură flexibilă în patru dimensiuni pe care au loc toate evenimentele din Univers. Așa a numit-o - țesătura spațiului-timp. Când fizicianul și-a publicat lucrarea cu toate concluziile sale, a fost întâmpinată cu neîncredere.
Potrivit generalului Relativity, materia se întinde și contractează țesătura spațiu-timpului. Se dovedește că obiectele nu sunt atrase de centrul Pământului într-un mod misterios, ci, dimpotrivă, sunt împinse de spațiul curbat din jurul lor. Ca o pantă, curbura spațiului timpului accelerează obiectele care se deplasează în jos, deși rata acestei accelerații nu este întotdeauna aceeași. Forța gravitației crește pe măsură ce vă apropiați de suprafața Pământului, unde curbura este mai intensă.
Istoria universului pe săgeata timpului.
Dacă forța gravitației crește pe măsură ce coboară, obiectul va cădea liber la punctul B de pe suprafață mai repede decât la punctul A la o altitudine mai mare. Conform Teoriei Speciale a Relativității, timpul pentru un obiect în cădere liberă în punctul B ar trebui să meargă mai lent în raport cu obiectul din punctul A, datorită faptului că viteza obiectului în punctul B este mai mare.
Ce este timpul
Video promotional:
La ce oră este corect? Einstein a postulat că nu există timp absolut. Timpul este relativ în funcție de sistemul de forțe la care este supus. Aceasta este denumită formal cadru de referință. Timpul care trece în cadrul sistemului dvs. se numește timpul propriu. Dacă legile mișcării trebuie să fie aceleași pentru toți observatorii, indiferent de mișcarea lor, atunci timpul trebuie să încetinească. Adică cu cât te miști mai repede, cu atât ceasul tău este mai lent în raport cu alte ceasuri. Asta i-a spus eroina Anne Hathaway personajului Matthew McConaughey din „Interstellar” după coborârea pe o planetă îndepărtată: „O oră pe această planetă este egală cu șapte ani de pe Pământ”.
Așadar, observăm timpul încetinit o limitare a machiajului nostru neurologic primitiv, sau timpul încetinește cu adevărat? Și ce înseamnă de fapt dilatarea timpului? În final, acest lucru ne aduce la întrebarea: ce este timpul? Aceasta nu este doar o întrebare pe care elevii de filozofie și-o pun reciproc peste un pahar de bere. Conceptul de timp i-a încurcat pe filosofi naturali și fizicieni încă din vremuri imemoriale.
Funcția principală a timpului este de a urmări cronologia evenimentelor. Cu toate acestea, până în ultimii 400 de ani, oamenii au determinat timpul pe baza presupunerii că stelele se mișcă pe Pământ și nu invers. Indiferent, totul a funcționat rezonabil într-o anumită măsură - datorită faptului că zilele și anotimpurile s-au repetat în mod previzibil și când aveți ceva care se repetă predictibil, atunci există un mecanism pentru a urmări timpul.
Galileo a folosit natura recursivă a unui astfel de mecanism pentru a calcula mișcarea. Descrierea mișcării ar fi imposibilă fără o anumită desemnare a timpului. Dar această dată nu a fost niciodată absolută. Chiar și atunci când Newton și-a formulat legile mișcării, el a folosit conceptul de timp, în care două perechi de ceasuri bifează sincron nu cu timpul absolut, independent, ci unul cu celălalt. Sincronizarea este motivul pentru care umanitatea a construit un ceas atomic atât de sofisticat și precis.
Conceptul de timp se bazează pe simultaneitatea sau coincidența decisivă a două evenimente - precum sosirea unui tren și coincidența unică a mâinilor ceasului în acel moment. Teoria lui Einstein afirmă că acest lucru trebuie influențat de mișcare. Dacă cei doi observatori de pe platformă și tren nu pot fi de acord cu ceea ce este în același timp, nu pot fi de acord cu privire la modul în care curge timpul în sine.
Mișcarea denaturează timpul
Pentru a înțelege efectul mișcării asupra predictibilității, luați în considerare un mecanism simplu de sincronizare. Imaginează-ți un aparat de urmărire a timpului format dintr-un foton care sări între două oglinzi distanțate la o distanță finită una de alta. Lasa o secunda sa treaca in timpul perioadei de reflexie a fotonului. Acum vom așeza două astfel de dispozitive în punctele A și B deasupra suprafeței Pământului și direct pe acesta (ca în exemplul descris mai sus) și vom vedea cum contează timpul când un obiect care se încadrează liber trece prin ele. La rândul său, acest obiect măsoară timpul propriu folosind același ceas. Ce vor arăta?
Vizionarea reflecției unui foton între două oglinzi în mișcare este ca și cum ai privi o minge de tenis sărită pe un tren în mișcare. Chiar dacă mingea sări în mod perpendicular pe cineva din tren, descrie triunghiurile unui observator staționar afară.
Un experiment cu un ceas în cădere.
Când aparatul avansează, se pare că fotonul, ca o bilă, parcurge o distanță mai mare după ce a fost reflectat. Se dovedește că un rezultat al experimentului nostru este denaturat! Mai mult decât atât, cu cât aparatul se mișcă mai repede, cu atât mai mult timp este necesar pentru a reflecta fotonul, prelungind astfel durata unei secunde. De aceea, trecerea timpului în punctul B se dovedește a fi mai lentă decât la punctul A (amintiți-vă: datorită gravitației, obiectul cade în punctul B mai repede decât în punctul A).
Desigur, această diferență este neglijabilă. Diferența dintre timpul măsurat de ceasuri pe vârfurile munților și pe suprafața Pământului este de doar câteva nanosecunde. Cu toate acestea, descoperirea lui Einstein a fost o adevărată descoperire. Gravitatea intervine într-adevăr cu trecerea timpului, ceea ce înseamnă că, cu cât un obiect este mai masiv, cu atât timpul mai lent curge în apropierea lui. Unii fizicieni fac chiar o rezervare că toate obiectele din Univers par să o simtă și încearcă să cadă acolo unde timpul trece mai încet, din locurile în care timpul trece mai repede.
Câmpul gravitațional al Pământului și satelitul GPS.
Picioare mai tinere decât capul
Astăzi, dilatarea timpului gravitațional nu este doar un fenomen binecunoscut din domeniul fizicii teoretice, ci și un instrument practic. Datorită descoperirii lui Einstein și a ecuațiilor sale, avem un lucru atât de minunat precum navigația prin GPS, care nu ar putea funcționa la fel de precis dacă nu ar fi luată în considerare diferența dintre cursul timpului pe suprafața Pământului și cursul timpului în orbita aproape de Pământ. Dilatarea timpului gravitațional îi ajută și pe fizicieni și astrofizicieni teoretici să construiască teorii corecte despre ceea ce se întâmplă în spațiul adânc în apropierea obiectelor de care nu putem apropia fizic (de exemplu, găurile negre și stelele cu neutroni). Și da, având în vedere acest fenomen, se dovedește că picioarele tale - deși infinit nesemnificativ - sunt mai tinere decât capul tău.
Vladimir Guillen
