Айнщайн правилно е предсказал, че времето се забавя, когато летите бързо. Да изпитате „разширяването на времето“ най-зрелищно, ще трябва да пътувате в черна дупка, казва астрофизикът Крис Линтот.
На световна конференция по астрофизика пред BBC, в която участва и наса NASA, той заяви своята теория:
“Един от любимите ми научни експерименти включваше летене с четири часовника два пъти около света. През 1971 г. физиците Джоузеф Хафеле и Ричард Кийтинг взеха атомни часовници. Способни да губят не повече от една секунда на всеки 30 милиона години – на търговски самолет, който летеше първо на запад и след това на изток около земното кълбо, преди да се върне в лабораторията си във Вашингтон. Там те сравняват времето на своите часовници с много пътувания с комплект часовници, които са останали статични. Забележително е, че часовниците не са съгласни: актът на пътуването изглежда е променил хода на времето.”
Друго предсказание на теорията на относителността е, че главата ви е малко по-стара от краката ви
“Експериментът беше проверка на основен принцип на теорията на относителността на Айнщайн, който гласи, че времето не е универсално. Колкото по-бързо пътувате, толкова по-бавно ще тече времето за вас. Ефектът е малък – вземете трансатлантически полет от Лондон до Ню Йорк и вашият часовник ще изостане с десет милионни от секундата оставен на земята. Но въпреки това ще сте остарели с част по-бавно, отколкото ако бяхте останали вкъщи. А часовниците на Хафеле и Кийтинг можеха да го измерят.”
Друга прогноза на относителността казва, че гравитацията също има ефект
“Отдалечете се от гравитационното привличане на Земята и времето ще се ускори. Това се отразява на собствените ни тела: означава, че главата ви е малко по-стара от краката ви. Отново ефектът е невероятно малък, но на по-големи разстояния от Земята става важен. GPS системата, от която всички зависим за навигация, със своите сателити на 20 000 км. над Земята, трябва да вземе това предвид, за да работи правилно. “
Въпреки тези явления, Земята в края на деня е малка планета в голяма Вселена
Около черните дупки, масивни обекти, чието гравитационно привличане намалява това на всяка планета, тези релативистични ефекти стават много по-изразени.
“Нека да говорим за невероятно странните ефекти на относителността!
За да разберете защо, представете си, че падате към черна дупка. Ще приемем, че сте в някакъв магически космически кораб, който ви предпазва от тревожния ефект на „ спагетификацията “, крайното разтягане, което се случва на всичко, което се приближи твърде близо до черна дупка.
Атомни часовници, поставени на самолети, показват, че времето се забавя, когато самолетът се движи с висока скорост (Снимка: Alamy)
Докато падате, няма да забележите никаква разлика във времето за вас или близките ви обстоятелства. Поглеждайки часовника си или усещайки пулса си, бихте усетили същия стабилен ритъм, докато секунда след секундата се приближавате към почти сигурна гибел. Ако обаче инструментите на вашия космически кораб ви позволяват да погледнете назад, за да наблюдавате Вселената извън черната дупка, може да забележите нещо странно – събитията там ще изглеждат ускоряващи се. Ако можете да наблюдавате Земята през телескоп, ще видите какво е бъдещето на нашата планета и видовете се разиграват за вашето удоволствие, вървейки като ускорен филм.
Ако можете да уловите телевизионен сигнал, тогава бихте могли да гледате предаванията на останалата част от човечеството, докато еволюцията на Слънцето в червения гигант погълне планетата, макар и със скорост.”
Сега сменете перспективата
” Представете си, че сте на космическа станция, обикаляща на безопасно разстояние от черната дупка, и гледайте как вашият смел или нещастен колега пада вътре със скоростта на светлината не може да избяга и изглежда разумно да очакваме нашият отдалече се приятел да достигне тази точка и след това изчезне. Часовник, монтиран от външната страна на кораба на космическата техника, изглежда ще работи по-добре в сравнение с инсталираната безопасно на нашата станция.
Този ефект се използва във филма Interstellar , където астронавти, които са изследвали планета близо до черна дупка, се появяват, за да открият променена Вселена, която се е движила без тях. Както става ясно от филма, няма смисъл да се питаме дали времето, минаващо близо до черната дупка или далеч, е „правилното“ време. Относителността ни казва, че няма такова нещо.
Все пак че никога няма да видим това отвън, нашият обречен пътешественик в крайна сметка ще пресече хоризонта на събитията на черната дупка, границата, отвъд която никаква светлина – или нещо друго – не може да избяга.
Това е точката, от която няма връщане, а отвъд нейния пътник ще бъде принуден да се насочи към центъра на черната дупка. Това означава, че тяхното преживяване на времето може да бъде фундаментално променено – и те дори могат да са в състояние да се движат напред и назад във времето. Това сако не са невероятно странни ефекти на относителността не знам какво друго би било!”
Защо така?
” В обикновения ни живот, безопасно извън черна дупка, можем да се движим както пожелаем в трите измерения на пространството, но трябва да пътуваме непрекъснато напред в четвъртото измерение: времето. Но в рамките на хоризонта на събитията на черна дупка нещата са на обратно. Вътре астронавт ще бъде принуден да пътува непрекъснато в космоса – към центъра на черната дупка – което означава, че някои хора смятат, че могат да се движат във времето.
В този смисъл черната дупка може да действа като машина на времето, позволявайки на всеки, който е достатъчно смел да влезе, за да се върне назад във времето много преди пресеката на хоризонта на събитието, дори да създаде на самата черна дупка.
Единствената уловка е, че доколкото можем да кажем, няма начин да излезем от черната дупка, така че нито един пътник във времето от бъдещето не може да използва този трик, за да не посети тук, на повърхността на Земята. Но разбирането на това, което е възможно – и може да предостави на физиците най-прецизните тестове на теориите на Айнщайн и може да доведе до по-задълбочено разбиране на това какво точно е това нещо, което наричаме време.
По-добре е да летиш около света с атомен часовник, закачен на седалката до теб. “
Ето още някои от невероятните страни на тази теория и примери от света, които я потвърждават:
Времево разширение (Time Dilation):
Според теорията на относителността, времето тече по-бавно в силна гравитационна поляна или при високи скорости. Този ефект е бил доказван чрез различни експерименти с атомни часовници на борда на летателни апарати, които летят с високи скорости.
Маса и Енергия (Mass-Energy Equivalence):
Знаменитото уравнение на Ейнщайн, E=mc^2, демонстрира, че маса и енергия са взаимозаменяеми. Този принцип е потвърден от успехите в ядрената енергетика, където малка количество маса може да се преобрази в огромно количество енергия.
Кривина на светлината (Gravitational Lensing):
Гравитационната леща е явление, при което светлината се изкривява при преминаване близо до масивен обект. Този ефект е бил потвърден по време на експедиции за наблюдение на слънчевите затъмнения и е бил използван за измерване на масивни обекти в космоса.
Пространствено стягане (Length Contraction):
При приближаване на скорост свързана със светлината, дължините на телата се съкращават. Този ефект е бил наблюдаван в експерименти с частици, движещи се близо до светлинната скорост.
Червено и синьо изместване (Doppler Shift):
Според теорията на относителността, светлината от движещ се източник ще бъде изместена към червения или синия край на спектъра, в зависимост от посоката на движение. Този ефект е широко използван в астрономията за измерване на скоростите и дистанциите на далечни обекти в космоса.