Чому люди повільніше старіють в літаку: астрофізик пояснив часові парадокси на Землі і в космосі

Час здається нам чимось вічним, сталим та непорушним. Вчені знають, що ми нездатні змусити його рухатися назад чи стрибнути в майбутнє. Але чи справді час безгрішний?

Свого часу Альберт Ейнштейн передбачив, що це не так. Він був переконаний, що час сповільнюватиметься, якщо досягнути певної швидкості руху, наприклад, у літаку. І чим вищою буде швидкість, тим сильніше сповільнюватиметься час. Але аби справді побачити і відчути зміну плину часу, потрібна не тільки швидкість, але й надзвичайно потужна гравітація.

Професор астрофізики в Оксфордському університеті, письменник та телеведучий Кріс Лінтотт у статті для BBC розповів про цікаві парадокси із часом, через які ваша голова старішає швидше, ніж ноги, а чорна діра могла б перетворитися на природну машину часу.

Теорію Ейнштейна у 1971 році в межах експерименту довели фізики Джозеф Хафеле та Річард Кітінг. Для цього вони взяли у літак надзвичайно точні атомні годинники і полетіли – один на захід, а інший – на схід. Коли ж вони повернулися у свою лабораторію, де стояв третій годинник, виявилося, що ці надзвичайно точні годинник показують дещо різний час.

Ефект такого явище насправді дуже незначний і помітити його можна лише завдяки атомному годиннику. Як пояснює Лінтотт, переліт з Лондона до Нью-Йорка призведе до того, що годинник відставатиме на десятимільйонну долю секунди від того, який перебував на землі. Але це стосується не лише годинника. Людина в літаку так само постаріє на десятимільйонну долю секунди менше ніж той, хто про веде той самий час на землі.

Окрім швидкості, вплив на плин часу має й гравітація. Так, чим меншою буде гравітаційна сила, тим швидше рухатиметься час. Це правдиво навіть тоді, коли ми говоримо про людину, яка стоїть на поверхні планети. Час біля її ніг рухатиметься повільніше, ніж час біля її голови, а відповідно голова завжди буде старішати швидше. Ефект такого спотворення часу неймовірно малий, але чим далі від Землі – тим сильнішим він стає. Людству відомо про це і саме тому система GPS, яка забезпечує навігацію для всього світу завдяки супутникам на висоті 20 000 км над планетою, повинна враховувати це, щоб працювати належним чином.

При цьому, як зазначає астрофізик, в масштабах Всесвіту Земля, зрештою, є маленькою планетою. Тож якщо ми справді хочемо побачити викривлення часу, потрібно потрапити під гравітацію значно більших об'єктів – наприклад, чорних дір, що мають надпотужне гравітаційне тяжіння, проти якого не здатне боротися навіть світло.

Як пояснює вчений, практично здійснити наближення до чорної діри й залишитися живим неможливо, оскільки з усім, що потрапляє під дію гравітації чорної діри, відбувається ефект "спагетифікації" – коли об'єкт розтягується у тонку нитку.

Але якщо говорити теоретично, то людина, що падає в чорну діру, сама б не відчула жодних змін у плині часу. Однак, вона б побачила, що увесь Всесвіт навколо прискорився.

Якби падаючи в чорну діру можна було споглядати Землю, ми б побачили еволюцію планети. За той час, що здавався б нам хвилинами, на Землі минали б цілі епохи, аж до тієї миті коли Сонце б перетворилося на червоного гіганта і поглинуло б Землю.

Натомість, той, хто спостерігав би з безпечної відстані за падінням астронавта в чорну діру, бачив би зворотній ефект. Якби астронавт на прощання, перед тим як зникнути в чорній дірі, махав би рукою, то його колезі б здавалося, що цей рух стає все повільнішим і повільнішим.

Наочно такий ефект було показано у фільмі Крістофера Нолана "Інтерстеллар". Там астронавти, які досліджували планету поблизу чорної діри, повернулися на материнський корабель і побачили, що години, які минули для них на планеті, стали роками для астронавта на кораблі.

При цьому, як зауважує Лінтотт, "немає сенсу запитувати, чи є "правильним" час, що минає поблизу чорної діри, чи далеко від неї; теорія відносності говорить нам, що такого поняття не існує".

Він припускає, що коли приречений мандрівник перетне точку неповернення – горизонт подій чорної діри, він буде змушений рухатися до центру чорної діри.

"Це означає, що його сприйняття часу може кардинально змінитися – і він, можливо, навіть зможе переміщатися вперед і назад у часі", – зазначив астрофізик.

Лінтотт пояснив, що в звичайному житті людина рухається як завгодно у трьох вимірах простору, але через час – тільки вперед. Натомість після перетину горизонту подій, як вважають деякі вчені, сам рух у просторі – до центру чорної діри – означатиме рух у часі.

"У цьому сенсі чорна діра може діяти як машина часу, дозволяючи будь-кому, хто достатньо хоробрий, щоб увійти в неї, повернутися в часи задовго до того, як вони перетнули горизонт подій, аж до створення самої чорної діри", – пояснив вчений.

Проблема з такою подорожжю лише у тому, що, наскільки ми можемо судити, з чорної діри неможливо вийти, тому жоден мандрівник у часі з майбутнього не зможе скористатися цим трюком, щоб відвідати нас.

Раніше OBOZ.UA розповідав, що станеться, коли Чумацький шлях вріжеться у Андромеду.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA у Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.