Как идет время в космосе?

Долгое время предположение того, что в разных местах время может двигаться быстрее или медленнее, не принималось людьми за серьезность. Все вокруг считали, что время – константа, и доказывать обратное не было смысла. Но 1905 год перевернул все. Альберт Эйнштейн построил новую Специальную теорию относительности. А в 1915 представил Общую теорию относительности, совершив настоящую революцию в современной на тот период физике.

Труды Эйнштейна сначала назывались «К электродинамике движущихся тел». Уже позже, когда мир осознал в каких подробностях Эйнштейн описал принцип относительности, его работа стала называться Теорией относительности. Он ответил на вопросы, которые мучали ученых несколько тысяч лет, доказав, что все в этом мире относительно. Например, если вы стоите на палубе корабля, который пришвартован к причалу, то бросив камень к его носу, вы не заметите никакой разницы, как если бы делали это на плывущем корабле. А все потому, что относительно этого корабля ваше положение не изменилось бы.

В рамках этой статьи нас не интересуют сложные формулы и вычисления Эйнштейна, а лишь основные принципы теории относительности, касающиеся пространства-времени. А они, согласно теории, неразделимы. Конкретно сейчас нам нужны лишь два вывода теории.

  • «Пространство-время искривляется под действием гравитационных полей»
  • «Любой движущийся объект обладает релятивистским замедление времени»

Из чего следует, что в теле, находящемся в движении, все физические процессы протекают медленнее, чем в том же теле в состоянии покоя. Например, если вы летите в самолете, ваше время течет медленнее, чем у людей на поверхности земли. Естественно, никакой разницы вы не почувствуете, потому что она составляет всего несколько миллиардных долей секунды.

Однако, если лететь со скоростью выше скорости самолета, разница будет существенней. К примеру, один год в ракете, которая летит со скоростью близкой к скорости света, может оказаться несколькими сотнями лет на Земле.

Не стоит думать, что, сев в ракету и разогнавшись до скорости света, вы испытаете некий эффект замедленной съемки. Ощущение времени для вас осталось бы неизменным. Однако, если бы кто-то с Земли мог наблюдать за часами в вашей ракете, ему бы казалось, что ваше время идет несколько медленнее. А если бы вы могли видеть земные часы, то уже вы бы заметили, что время на них течет медленней. Это происходит из-за того, что Земля в этот момент двигалась бы относительно вашей ракеты. Назревает очевидный вопрос: почему именно вы испытываете замедление времени, а не вся планета? Потому что вы испытали процесс ускорения, в то время как Земля продолжала равномерно двигаться. 

Любое физическое тело искривляет пространство-время вокруг себя. Время замедляется даже рядом с яблоком, лежащим на столе. Конечно, из-за столь несущественной массы яблока этот эффект будет незаметным, и его не измерить ни одним существующим ныне прибором. А если вы вдруг решите вычислять это значение вручную, запаситесь тетрадкой побольше. А лучше несколькими, потому что нули после запятой вам придется вырисовывать очень и очень долго.

Но давайте поговорим о более крупных объектах таких, как Земля. Ее массы то вполне должно хватать для искривления пространства-времени вокруг себя на столько, что такую разницу мы точно сможем измерить соответствующими приборами. Чем ближе мы находимся к телу с огромной массой, тем сильнее его гравитационное притяжение. Это знали все. Но теперь вам станет известно и то, что помимо усиления гравитации, замедляется время при приближении к массивному объекту. Такие выводы были сделаны на основе множественных исследований, а временные изменения считались для Земли и спутников связи при передаче данных между ними.

Крест Эйнштейна является доказательством того, что пространство-время искривляется рядом с объектами большой массы. Этот крест представляет собой фотографию квазара. Вблизи черной дыры, которая находится в самом центре, даже свет квазара искривляется пространством, и мы видим его как четыре пятна.

Проверить данное утверждение может любой школьник. Теория относительности гласит, что в гравитационном поле, тело, находящееся в состоянии свободного падения, движется равномерно и по прямой.  Возьмите футбольный мяч и ударьте по нему. Он тут же полетит наверх, а потом упадет. Вам кажется, что траектория мяча в это время дугообразная, но это не так. Мяч летит абсолютно прямолинейно, а падает он тогда, когда его траектория пересекается с траекторией Земли, и происходит искривление пространства-времени.

Все вышесказанное значит, что время в космосе не всегда одинаково замедляется или ускоряется. Где-то оно будет течь быстрее, где-то медленнее. Рядом с черными дырами оно будет значительно медленнее, а вдали от планет и звезд наоборот, чуть быстрее. Помимо гравитации также важно учесть и скорость двигающегося объекта при измерении времени.