KAS IR LAIKA DILATĀCIJA?

Send

Viena no interesantākajām tēmām zinātnes jomā ir vispārējās relativitātes jēdziens. Jūs zināt, šī ideja, ka dīvainas lietas notiek, tuvojoties gaismas ātrumam. Ir dīvainas izmaiņas lietu garumā, dīvaini mainās viļņu garumi. Un visneizprotamākais ir dilatācijas jēdziens: kā jūs varat burtiski izjust vairāk vai mazāk laika, pamatojoties uz to, cik ātri jūs ceļojat, salīdzinot ar kādu citu.

Un vēl dīvaināks par to? Kā mēs redzējām filmā Starpzvaigžņu, tikai laika pavadīšana ļoti masīva objekta tuvumā, piemēram, melnajā caurumā, var izraisīt šos pašus relativistiskos efektus. Jo masa un paātrinājums ir viena un tā pati lieta?

Ja godīgi, tas ir pietiekami, lai sagādātu jums milzīgas galvassāpes.

Bet tikai tāpēc, ka man šķiet, ka jēdziens ir satraucošs, es joprojām centīšos izvairīties no šķelšanās, mēģinot vairāk izprast par to un palīdzēt jums apvīt arī jūsu smadzenes. Manā labā, jūsu labā, bet galvenokārt manā labā.

Fizikas vēsturē ir lieliska anekdote - tas, iespējams, nav tas, kas patiesībā notika, bet es to joprojām mīlu.

Viens no slavenākajiem 20. gadsimta astronomiem bija sers Artūrs Eddingtons, kuru 2008. gada filmā spēlēja drausmīgais Deivids Tennants, Einšteins un Eddingtons. Kura jums patiešām būtu jāredz, ja vēl neesat to izdarījis.

Jebkurā gadījumā ārsts Kurš, es domāju Eddingtonu, bija izpētījis, kā zvaigznes ģenerē enerģiju (caur saplūšanu), un personīgi apstiprināja, ka Einšteina vispārējās relativitātes prognozes bija pareizas, kad viņš novēroja kopējo Saules aptumsumu 1919. gadā.

Acīmredzot sera Artūra Eddingtona lekcijas laikā kāds jautāja: “Profesors Eddingtons, jums jābūt vienam no trim cilvēkiem pasaulē, kurš saprot vispārējo relativitāti.” Viņš uz brīdi apstājās un tad teica: “jā, bet es cenšos domāt, kas ir trešā persona”.

Tas noteikti nav es, bet es zinu kādu, kam ir vispārējās relativitātes problēma, un tas ir Dr Brian Koberlein, Ročesteras Tehnoloģiju institūta astrofizikas profesors. Viņš visu laiku aplūko šo tēmu savā emuārā “One Universe A A Time”, kuru jums vajadzētu pilnībā apmeklēt un izlasīt vietnē briankoberlein.com.

Patiesībā, tikai lai parādītu, kā tas darbojas, Braients ir ērti uzspiedis savu RIT biroju gandrīz nelielā ātrumā un šobrīd steidzas uz mums.

Dr Braiens Koberleins:
Sveika, Freizer, paldies, ka manī esat. Ja jūs varat pakārt vienu sekundi, man vienkārši jāpalēnina.

Fraser Cain:
Kas tur tikko notika? Kāpēc jūs visi palēninājāt?

Braiens:
Tas patiesībā ir interesants efekts, ko sauc par laika dilatāciju. Viena no lietām, kas attiecas uz gaismu, ir tāda, ka neatkarīgi no tā, kurā atskaites ietvarā jūs atrodaties, neatkarīgi no tā, kā jūs pārvietojaties caur Visumu, vienmēr mērīsit gaismas ātrumu vakuumā, lai tas būtu vienāds. Apmēram 300 000 kilometru sekundē.

Un, lai to izdarītu, ja jūs pārvietojaties attiecībā pret mani vai ja es pārvietojos attiecībā pret jums, mūsu laika un telpas atsauces ir jāmaina, lai gaismas ātrums būtu nemainīgs. Tā kā es ātrāk virzos prom no jums, man šķiet, ka manam laikam palēnināsies. Tajā pašā laikā šķiet, ka jūsu laiks palēnināsies attiecībā pret mani.

Un šī laika dilatācijas efekts ir nepieciešams, lai gaismas ātrums būtu nemainīgs.

Freizers:
Vai tas notiek tikai tad, kad jūs pārvietojaties?

Braiens:
Laika dilatācija notiek ne tikai relatīvas kustības dēļ, tā var notikt arī gravitācijas dēļ. Einšteina relativitātes teorija saka, ka gravitācija ir telpas un laika deformācijas īpašība. Tātad, ja jums ir tāda masa kā Zeme, tā faktiski izkropļo vietu un laiku.

Ja jūs stāvat uz Zemes, šķiet, ka jūsu laiks gravitācijas atšķirības dēļ pārvietojas mazliet lēnāk nekā kāds kosmosā.

Tagad Zemei tas nav īsti svarīgi, bet kaut kas līdzīgs melnajam caurumam tam varētu būt daudz nozīmes. Tuvojoties tuvāk melnajam caurumam, šķiet, ka jūsu laiks palēnināsies arvien vairāk un vairāk.

Freizers:
Ko tas nozīmētu ceļojumam kosmosā?

Braiens:
Daudzkārt zinātniskajā fantastikā jūs redzēsit ideju, ka raķete virzās ļoti tuvu gaismas ātrumam un izmanto laika paplašināšanu, lai ceļotu uz tālām zvaigznēm.

Bet jūs faktiski varētu darīt to pašu ar smagumu. Ja jums būtu melnais caurums, kas izietu uz citu zvaigzni vai citu galaktiku, jūs faktiski varētu paņemt savu kosmosa kuģi un orbītā to sasniegt ļoti tuvu melnajam caurumam. Un jūsu laiks, šķiet, palēnināsies. Kamēr jūs riņķojat pa melno caurumu, melnais caurums prasīs laiku, lai nokļūtu citā zvaigznē vai citā galaktikā, un jums tas šķitīs patiešām ātrs.

Tas ir vēl viens veids, kā jūs varētu izmantot laika paplašināšanu, lai ceļotu uz zvaigznēm, vismaz zinātniskās fantastikas jomā.

Freizers:
Labi, Braien, man tev ir pēdējais jautājums. Ja tuvojoties gaismas ātrumam jūs kļūtu masīvāks, vai jūs varētu iegūt tik lielu masu, ka pārvērstos melnajā caurumā? Es vēlētos, lai jūs atbildētu uz šo jautājumu emuāra ziņojuma veidā vietnē briankoberlein.com un Google+ ziņojumā, kuru mēs saistīsim šeit.

Braiens:
Paldies Freizerim, šī atbilde tiks parādīta manā vietnē.

Vēlreiz mēs apmeklējām satricinošo laika izplešanās valstību un atgriezāmies salīdzinoši neskarti. Tas nenozīmē, ka es to labāk saprotu, bet es tomēr ceru, ka jūs to darīsit. Vēlreiz liels paldies Dr. Koberlein par dažu minūšu pavadīšanu no viņa relativistiskā ceļojuma, lai atbildētu uz mūsu jautājumiem. Pārliecinieties, ka apmeklējat viņa emuāru un izlasiet viņa atbildi uz manu jautājumu.