Albert Einstein är en av 1900-talets mest kända fysiker. Utöver fantastiska teorier som beskriver storskalan med otrolig noggrannhet avslöjade han emellertid ett nyfiken fenomen: ju starkare allvar, desto långsammare tid går.
Einstein kallade sin första teori som är känd för hela världen för den relativa relativitetsteorin. Det var speciellt eftersom det handlade om konstant hastighet. För att förena den med den verkliga världen, där objekt ständigt accelererar och bromsas, behövde han undersöka konsekvenserna av sin teori när det gällde acceleration. Detta försök att generalisera och ta hänsyn till alla allmänna fenomen ledde till upptäckten av förhållandet mellan tid och allvar. Einstein kallade sin nya teori General Relativity.
Newton trodde att tidsflödet är som en pil. Den rör sig stadigt bara i en riktning - framåt. Einstein föreslog att tiden förändras i omvänd proportion till hastigheten. Och på grund av dess fluiditet, som rymden, "förtjänade" den sin egen mätning. Dessutom hävdade Einstein att rum och tid är en enda helhet - ett flexibelt fyrdimensionellt tyg på vilket alla händelser i universum äger rum. Det är vad han kallade det - rymdtidens tyg. När fysikern publicerade sitt arbete med alla dess slutsatser, hälsades hon med vantro.
Enligt General Relativity sträcker sig materia och rymmer strukturen i rymdtiden. Det visar sig att föremål inte dras till jordens centrum på något mystiskt sätt utan snarare tvärtom pressas av det krökta utrymmet runt dem. Liksom en sluttning accelererar rymdtidens krökning nedåt rörande objekt, även om hastigheten för denna acceleration inte alltid är densamma. Tyngdkraften ökar när du närmar dig jordens yta, där krökningen är mer intensiv.
Universumets historia på tidens pil.
Om tyngdkraften ökar när den rör sig ner, kommer objektet fritt att falla till punkt B på ytan snabbare än till punkt A i en högre höjd. Enligt den relativa relativitetsteorin bör tiden för ett fritt fallande objekt i punkt B gå långsammare i förhållande till objektet i punkt A på grund av att objektets hastighet vid punkt B är högre.
Vad är tid
Kampanjvideo:
Vad är rätt tid? Einstein antydde att det inte finns någon absolut tid. Tiden är relativ beroende på det kraftsystem som den utsätts för. Detta kallas formellt en referensram. Tiden som går inom ditt system kallas din egen tid. Om rörelselagen måste vara densamma för alla observatörer, oavsett rörelse, måste tiden bromsas. Det vill säga, ju snabbare du rör dig, desto långsammare klockar klockan relativt andra klockor. Så berättade hjältinnan Anne Hathaway karaktären Matthew McConaughey i "Interstellar" efter nedstigningen till en avlägsen planet: "En timme på denna planet är lika med sju jordår."
Så, är att observera bromsad tid en begränsning av vår primitiva neurologiska smink, eller är tiden verkligen långsammare? Och vad betyder tidsutvidgning egentligen? I slutändan leder detta till frågan: vad är tiden? Detta är inte bara en fråga som filosofistudenter ställer varandra över ett glas öl. Tidsbegreppet har förundrat naturfilosofer och fysiker sedan urminnes tider.
Tidens huvudfunktion är att hålla reda på händelsens kronologi. Fram till de senaste 400 åren har emellertid människor bestämt tiden baserat på antagandet att stjärnor rör sig runt jorden, och inte tvärtom. Oavsett, allt fungerade rimligt bra - eftersom dagarna och säsongerna upprepas förutsägbart, och när du har något som upprepas förutsägbart, så finns det en mekanism för att hålla reda på tiden.
Galileo använde den rekursiva naturen hos en sådan mekanism för att beräkna rörelse. Beskrivningen av rörelsen skulle vara omöjlig utan någon tidsbeteckning. Men den här tiden har aldrig varit absolut. Även när Newton formulerade sina rörelselag, använde han begreppet tid, i vilket två par av klockor tickar synkront inte med absolut, oberoende tid, utan med varandra. Synkronisering är orsaken till att mänskligheten har byggt en så sofistikerad och korrekt atomklocka.
Tidskonceptet bygger på samtidighet eller avgörande slumpmässighet mellan två händelser - som ankomst av ett tåg och det unika sammanfallet av klockhänderna i det ögonblicket. Einsteins teori säger att detta måste påverkas av rörelse. Om de två observatörerna på plattformen och tåget inte kan komma överens om vad som är samtidigt, kan de inte komma överens om hur själva tiden flyter.
Rörelse snedvrider tiden
För att förstå effekten av rörelse på förutsägbarhet, överväga en enkel tidsmekanism. Föreställ dig en tidsspårningsapparat som består av en foton som studsar mellan två speglar med avstånd från varandra. Låt en sekund gå under fotonens reflektionsperiod. Nu kommer vi att placera två sådana anordningar på punkterna A och B ovanför jordens yta och direkt på den (som i exemplet som beskrivs ovan) och se hur de räknar tiden när ett fritt fallande objekt sveper förbi dem. I sin tur mäter detta objekt sin egen tid med samma klocka. Vad kommer de att visa?
Att titta på reflektionen av en foton mellan två rörliga speglar är som att titta på en tennisboll som studsar på ett rörligt tåg. Även om bollen studsar vinkelrätt mot någon i tåget, beskriver den trianglar till en stationär observatör utanför.
Ett experiment med en fallande klocka.
När apparaten rör sig framåt verkar det som om fotonen, som en boll, rör sig ett större avstånd efter reflektion. Det visar sig att ett resultat av vårt experiment är förvrängd! Dessutom, ju snabbare apparaten rör sig, desto mer tid tar det för fotonen att reflektera, och därmed förlänga varaktigheten för en sekund. Det är därför tidens gång vid punkt B visar sig vara långsammare än vid punkt A (kom ihåg: på grund av tyngdkraften faller objektet vid punkt B snabbare än vid punkt A).
Naturligtvis är denna skillnad försumbar. Skillnaden mellan tiden uppmätt med klockor på bergstopparna och på jordytan är bara några få nanosekunder. Ändå var Einsteins upptäckt ett verkligt genombrott. Tyngdkraften stör verkligen tidens gång, vilket innebär att ju mer massivt ett objekt, desto långsammare tid flyter nära det. Vissa fysiker reserverar till och med att alla objekt i universum verkar känna det och försöker falla där tiden går långsammare, från platser där tiden går snabbare.
Jordens gravitationsfält och GPS-satellit.
Ben som är yngre än huvudet
Idag är gravitationstidsutvidgning inte bara ett välkänt fenomen inom området teoretisk fysik, utan också ett praktiskt verktyg. Tack vare upptäckten av Einstein och hans ekvationer har vi en så underbar sak som GPS-navigering, som inte kunde fungera lika exakt om skillnaden mellan tidens gång på jordens yta och tidens gång i jorden nära jorden inte beaktades. Gravationstidsutvidgning hjälper också teoretiska fysiker och astrofysiker att bygga exakta teorier om vad som händer i djupa rymden nära föremål som vi inte fysiskt kan komma nära (till exempel svarta hål och neutronstjärnor). Och ja, med tanke på detta fenomen visar det sig att dina ben - om än oändligt obetydligt - är yngre än ditt huvud.
Vladimir Guillen