Dlaczego ludzie starzeją się wolniej w samolocie: astrofizyk wyjaśnia paradoksy czasu na Ziemi i w kosmosie

Czas wydaje nam się czymś wiecznym, stałym i niezachwianym. Naukowcy wiedzą, że nie możemy go cofnąć ani przeskoczyć do przyszłości. Ale czy czas jest naprawdę bezgrzeszny?

Albert Einstein przewidział kiedyś, że tak nie jest. Był przekonany, że czas zwolni, jeśli osiągniesz określoną prędkość, na przykład w samolocie. Im większa prędkość, tym bardziej czas zwalnia. Ale aby naprawdę zobaczyć i poczuć zmianę w upływie czasu, potrzebujesz nie tylko prędkości, ale także niezwykle silnej grawitacji.

W artykule dla BBC Chris Lintott, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Oksfordzkim, pisarz i nadawca, mówił o interesujących paradoksach związanych z czasem, takich jak to, dlaczego głowa starzeje się szybciej niż nogi i jak czarna dziura może zamienić się w naturalny wehikuł czasu.

W 1971 roku fizycy Joseph Hafele i Richard Keating udowodnili teorię Einsteina w eksperymencie. Aby to zrobić, zabrali niezwykle dokładne zegary atomowe na pokład samolotu i polecieli - jeden na zachód, a drugi na wschód. Kiedy wrócili do swojego laboratorium, gdzie znajdował się trzeci zegar, okazało się, że te niezwykle dokładne zegary wskazywały nieco inne czasy.

Efekt tego zjawiska jest w rzeczywistości bardzo mały i może być wykryty tylko przez zegar atomowy. Jak wyjaśnia Lintott, lot z Londynu do Nowego Jorku spowoduje, że zegar będzie dziesięć milionowych sekundy za tym na ziemi. Ale nie chodzi tylko o zegar. Osoba w samolocie będzie również starzeć się o dziesięć milionowych sekundy mniej niż osoba na ziemi.

Oprócz prędkości, grawitacja również wpływa na upływ czasu. Im mniejsza siła grawitacji, tym szybciej płynie czas. Jest to prawdą, nawet jeśli mówimy o osobie stojącej na powierzchni planety. Czas u jego stóp będzie płynął wolniej niż czas u jego głowy, a zatem głowa zawsze będzie starzeć się szybciej. Efekt tego zniekształcenia czasu jest niewiarygodnie mały, ale im dalej od Ziemi, tym staje się silniejszy. Ludzkość jest tego świadoma i dlatego system GPS, który zapewnia nawigację dla całego świata dzięki satelitom znajdującym się 20 000 km nad planetą, musi brać to pod uwagę, aby działać poprawnie.

Jednocześnie, jak zauważa astrofizyk, w skali wszechświata Ziemia jest przecież niewielką planetą. Dlatego jeśli naprawdę chcemy zobaczyć zakrzywienie czasu, musimy wpaść pod grawitację znacznie większych obiektów - na przykład czarnych dziur, które mają superpotężne przyciąganie grawitacyjne, z którym nawet światło nie może walczyć.

Jak wyjaśnia naukowiec, praktycznie niemożliwe jest zbliżenie się do czarnej dziury i pozostanie przy życiu, ponieważ wszystko, co wpada pod grawitację czarnej dziury, ulega efektowi "spaghettyzacji", gdy obiekt zostaje rozciągnięty do cienkiej nici.

Ale teoretycznie rzecz biorąc, osoba wpadająca do czarnej dziury nie odczułaby żadnych zmian w czasie. Zobaczyłby jednak, że cały Wszechświat wokół niego przyspieszył.

Gdybyśmy mogli zobaczyć Ziemię podczas wpadania do czarnej dziury, zobaczylibyśmy ewolucję planety. W czasie, który wydawałby się nam minutami, na Ziemi minęłyby całe epoki, aż do momentu, w którym Słońce zmieniłoby się w czerwonego olbrzyma i pochłonęło Ziemię.

Zamiast tego, ktoś obserwujący astronautę wpadającego do czarnej dziury z bezpiecznej odległości zobaczyłby odwrotny efekt. Gdyby astronauta pomachał na pożegnanie przed zniknięciem w czarnej dziurze, jego kolega zobaczyłby, że ruch ten staje się coraz wolniejszy.

Efekt ten został zademonstrowany w filmie Christophera Nolana Interstellar. Tam astronauci badający planetę w pobliżu czarnej dziury wrócili na statek-matkę i zobaczyli, że godziny, które minęły dla nich na planecie, stały się latami dla astronauty na statku.

Jednocześnie, jak zauważa Lintott, "nie ma sensu pytać, czy czas, który mija w pobliżu czarnej dziury jest "właściwy", czy daleko od niej; teoria względności mówi nam, że nie ma czegoś takiego".

Sugeruje on, że gdy skazany na zagładę podróżnik przekroczy punkt bez powrotu - horyzont zdarzeń czarnej dziury - zostanie zmuszony do poruszania się w kierunku jej środka.

"Oznacza to, że jego postrzeganie czasu może ulec dramatycznej zmianie - może nawet być w stanie poruszać się w czasie do przodu i do tyłu" - powiedział astrofizyk.

Lintott wyjaśnił, że w zwykłym życiu człowiek porusza się w trzech wymiarach przestrzeni, ale w czasie - tylko do przodu. Zamiast tego, po przekroczeniu horyzontu zdarzeń, niektórzy naukowcy uważają, że sam ruch w przestrzeni - w kierunku centrum czarnej dziury - będzie oznaczał ruch w czasie.

"W tym sensie czarna dziura może działać jak wehikuł czasu, pozwalając każdemu, kto odważy się do niej wejść, powrócić do czasów na długo przed przekroczeniem horyzontu zdarzeń, aż do powstania samej czarnej dziury" - wyjaśnił naukowiec.

Jedyny problem z taką podróżą polega na tym, że o ile nam wiadomo, nie można wydostać się z czarnej dziury, więc żaden podróżnik w czasie z przyszłości nie będzie mógł użyć tej sztuczki, aby nas odwiedzić.

Wcześniej OBOZ.UA informował, co się stanie, gdy Droga Mleczna rozbije się o Andromedę.

Subskrybuj kanały OBOZ.UA w Telegramie i Viberze, aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami.