KAS YRA LAIKO IŠSIPLĖTIMAS?

Send

Viena įdomiausių temų mokslo srityje yra Bendrojo reliatyvumo samprata. Žinote, ši mintis, kad keistai nutinka, kai arti šviesos greitis. Yra keistų dalykų ilgio pokyčių, keistų bangų ilgių poslinkių. Labiausiai mįslinga yra dilatacijos samprata: kaip jūs galite pažodžiui patirti daugiau ar mažiau laiko pagal tai, kaip greitai keliaujate, palyginti su kuo nors kitu.

Ir dar keisčiau už tai? Kaip matėme filme „Tarpžvaigždiniai“, tiesiog praleidę laiką šalia labai masyvaus objekto, pavyzdžiui, juodosios skylės, gali sukelti tuos pačius relativistinius efektus. Nes masė ir pagreitis yra tas pats dalykas?

Sąžiningai, to užtenka, kad galėtumėte skaudžiai skaudėti galvą.

Bet vien todėl, kad man atrodo, kad ši sąvoka yra nesąmonė, aš vis tiek stengsiuosi, kad apie ją suprastų daugiau ir padėtų apvynioti smegenis. Savo naudai, jūsų naudai, bet daugiausia mano naudai.

Fizikos istorijoje yra puikus anekdotas - tikriausiai ne tai, kas nutiko, bet aš vis tiek myliu.

Vienas garsiausių XX amžiaus astronomų buvo seras Arthuras Eddingtonas, kurį 2008 m. Filme vaidino braškantis Davidas Tennantas, Einšteinas ir Eddingtonas. Kuris, jūs tikrai turėtumėte pamatyti, jei dar to nepadarėte.

Bet kokiu atveju daktaras, turiu omenyje Eddingtoną, išsiaiškino, kaip žvaigždės sukuria energiją (per susiliejimą) ir asmeniškai patvirtino, kad Einšteino bendrosios reliatyvumo prognozės buvo teisingos, kai jis 1919 m. Stebėjo bendrą Saulės užtemimą.

Matyt, per sero Arthuro Eddingtono paskaitą kažkas paklausė: „Profesoriau Eddingtonu, jūs turite būti vienas iš trijų žmonių pasaulyje, suprantantis bendrąjį reliatyvumą“. Jis trumpam pristabdė ir tada pasakė: „Taip, bet aš bandau galvoti, kas yra trečiasis asmuo“.

Tai tikrai ne aš, bet aš pažįstu žmogų, kuris tvarko bendrąjį reliatyvumą, ir tai yra daktaras Brianas Koberleinas, Ročesterio technologijos instituto astrofizikos profesorius. Jis visą laiką nagrinėja šią temą savo tinklaraštyje „Viena visata vienu metu“, kurį turėtumėte visiškai aplankyti ir perskaityti briankoberlein.com.

Tiesą sakant, tik norėdamas parodyti, kaip tai veikia, Brianas patogiai pastūmėjo savo RIT biurą į beveik nedidelį greitį ir šiuo metu žvilgčioja į mus.

Brianas Koberleinas:
Sveiki, Fraser, ačiū, kad turėjote mane. Jei galite pakabinti vieną sekundę, aš tiesiog turiu sulėtinti tempą.

„Fraser Cain“:
Kas ten ką nutiko? Kodėl jūs visi sulėtėjote?

Brianas:
Tai iš tikrųjų yra įdomus efektas, žinomas kaip laiko išsiplėtimas. Vienas iš dalykų, susijusių su šviesa, yra tas, kad nesvarbu, kokiame atskaitos taške esate, nesvarbu, kaip judate per Visatą, visada išmatuosite šviesos greitį vakuume, kad jis būtų vienodas. Apie 300 000 kilometrų per sekundę.

Ir jei jūs judate manęs ar aš judamo jūsų atžvilgiu, mūsų laiko ir erdvės nuorodos turi pasikeisti, kad šviesos greitis būtų pastovus. Kuo greičiau atsitraukiu nuo tavęs, mano laikas pagal tave turi atrodyti sulėtėjęs. Kita vertus, jūsų laikas, palyginti su manimi, sulėtės.

Ir tas laiko išsiplėtimo efektas yra būtinas norint išlaikyti pastovų šviesos greitį.

Fraser:
Ar tai atsitinka tik jums judant?

Brianas:
Laiko išsiplėtimas vyksta ne tik dėl santykinio judesio, bet taip pat gali atsirasti dėl sunkio jėgos. Einšteino reliatyvumo teorija sako, kad gravitacija yra erdvės ir laiko deformacijos savybė. Taigi, kai turite tokią masę kaip Žemė, ji iš tikrųjų sulaiko erdvę ir laiką.

Jei stovite žemėje, atrodo, kad jūsų laikas juda šiek tiek lėčiau nei kažkas kosmose, nes skiriasi gravitacija.

Dabar Žemei tai nėra labai svarbu, tačiau kažkas panašaus į juodąją skylę gali turėti daug reikšmės. Priartėjus arčiau juodosios skylės, jūsų laikas vis labiau sulėtės.

Fraser:
Ką tai reikštų kelionėms kosmose?

Brianas:
Daugybę kartų mokslinėje fantastikoje pamatysite idėją, kad raketa judama labai arti šviesos greičio ir naudoja laiko išsiplėtimą keliaudama į tolimas žvaigždes.

Bet jūs iš tikrųjų galėtumėte tą patį padaryti ir su gravitacija. Jei turėtumėte juodąją skylę, išplaukiančią į kitą žvaigždę ar kitą galaktiką, jūs iš tikrųjų galėtumėte paimti savo erdvėlaivį ir skristi orbitoje labai arti juodosios skylės. Ir atrodo, kad jūsų laikas sulėtės. Kol tu skrieji aplink juodąją skylę, juodoji skylė užtruktų, kol patektų į kitą žvaigždę ar kitą galaktiką, ir tau tai atrodo tikrai greita.

Taigi tai yra dar vienas būdas, kurį naudodami laiko išplėtimą galite keliauti į žvaigždes, bent jau mokslinėje fantastikoje.

Fraser:
Gerai, Brianai, aš tau turiu vieną paskutinį klausimą. Jei gautumėte masyvesnį artėdami prie šviesos greičio, ar galėtumėte gauti tiek masės, kad virstate juoda skyle? Norėčiau, kad atsakytumėte į šį klausimą pateikdami tinklaraščio įrašą briankoberlein.com ir „Google+“ įraše, kurį čia susiesime.

Brianas:
Ačiū Fraser, turėsiu šį atsakymą savo svetainėje.

Dar kartą aplankėme nesuprantamą laiko išsiplėtimo sritį ir grįžome palyginti neskoningai. Tai nereiškia, kad aš tai geriau suprantu, bet aš tikiuosi, kad jūs vis tiek tai padarysite. Dar kartą didelis ačiū gydytojui Koberleinui, kad jis kelioms minutėms leidosi iš savo reliatyvistinės kelionės, kad atsakytų į mūsų klausimus. Būtinai apsilankykite jo tinklaraštyje ir perskaitykite jo atsakymą į mano klausimą.