ŠTO JE DILATACIJA VREMENA?

Send

Jedna od najzanimljivijih tema u području znanosti je koncept Opće relativnosti. Znate, ova ideja da se čudne stvari događaju kad se približite brzini svjetlosti. Postoje čudne promjene duljine stvari, bizarno pomicanje valnih duljina. Najzanimljivije od svega je koncept dilatacije: kako možete doslovno doživjeti više ili manje vremena na temelju brzine putovanja u usporedbi s nekim drugim.

Pa čak i čudnije od toga? Kao što smo vidjeli u filmu Interstellar, upravo trošenje vremena u blizini vrlo masivnog predmeta, poput crne rupe, može prouzrokovati te iste relativističke efekte. Jer su masa i ubrzanje vrsta iste stvari?

Iskreno, dovoljno je nanijeti veliku glavobolju

Ali samo zato što smatram da je koncept zbunjujući, i dalje ću se dalje usitnjavati, pokušavajući shvatiti više o tome i pomoći vam da omotate svoj mozak oko njega. U svoju korist, u vašu korist, ali uglavnom u moju korist.

U povijesti fizike postoji sjajna anegdota - vjerovatno se nije dogodilo zapravo, ali ja je i dalje volim.

Jedan od najpoznatijih astronoma 20. stoljeća bio je sir Arthur Eddington, kojeg je glumio drski David Tennant u filmu iz 2008., Einstein i Eddington. Što bi, stvarno, trebali vidjeti, ako već niste.

Svejedno, doktore Tko je, mislim na Eddingtona, razradio je kako zvijezde stvaraju energiju (fuzijom) i osobno je potvrdio da su Einsteinova predviđanja opće relativnosti tačna kad je promatrao totalni pomrčinu Sunca 1919. godine.

Navodno je tijekom predavanja sir Arthura Eddingtona netko pitao: "Profesore Eddington, morate biti jedan od trojice ljudi na svijetu koji razumiju opću relativnost." Zastao je na trenutak, a zatim rekao: "da, ali pokušavam razmišljati tko je treća osoba."

To definitivno nisam ja, ali znam nekoga tko se nosi s općom relativnošću, a to je dr. Brian Koberlein, profesor astrofizike s Rochester instituta za tehnologiju. Ovom temom stalno se bavi na svom blogu, Jedan svemir na vrijeme, koji biste trebali u potpunosti posjetiti i pročitati na briankoberlein.com.

U stvari, samo da bi pokazao kako to funkcionira, Brian je prikladno gurnuo svoj RIT ured do gotovo lagane brzine i upravo sada kreće prema nama.

Dr. Brian Koberlein:
Bok Fraser, hvala što si me imao. Ako možeš objesiti jednu sekundu, samo moram usporiti.

Fraser Cain:
Što se upravo tamo dogodilo? Zašto ste svi usporili?

Brian:
To je zapravo zanimljiv efekt poznat kao vremensko dilatacija. Jedna od stvari o svjetlosti je da bez obzira na referentni okvir u kojem se nalazite, bez obzira na to kako se krećete kroz Univerzum, uvijek ćete mjeriti brzinu svjetlosti u vakuumu da bude ista. Oko 300.000 kilometara u sekundi.

A da biste to učinili, ako se krećete u odnosu na mene ili ako se ja krećem u odnosu na vas, naše reference za vrijeme i prostor moraju se pomaknuti da bi brzina svjetlosti bila konstantna. Što se brže odmičem od vas, moje se vrijeme prema vama mora pojaviti kako bi se usporilo. S iste strane, čini se da će se vaše vrijeme usporiti u odnosu na mene.

I taj je vremenski efekt dilatacije potreban da bi se brzina svjetlosti održavala konstantnom.

Fraser:
Da li se to događa samo dok se krećete?

Brian:
Vremensko širenje ne nastaje samo zbog relativnog kretanja, već se može dogoditi i zbog gravitacije. Einsteinova teorija relativnosti kaže da je gravitacija svojstvo izvijanja prostora i vremena. Dakle, kada imate masu poput Zemlje, ona zapravo izobličava prostor i vrijeme.

Ako stojite na Zemlji, čini se da se vaše vrijeme kreće malo sporije od nekoga gore u svemiru, zbog razlike u gravitaciji.

Za Zemlju to zapravo i nije toliko važno, ali za nešto poput crne rupe to bi moglo značiti mnogo. Kako se sve bliže i približavate crnoj rupi, vaše će se vrijeme pojavljivati kako bi se usporavalo sve više i više.

Fraser:
Što bi to značilo za svemirska putovanja?

Brian:
Često ćete u znanstvenoj fantastici vidjeti ideju rakete koja se kreće vrlo blizu brzine svjetlosti, a pomoću dilatacije vremena putujete do udaljenih zvijezda.

Ali zapravo biste mogli isto učiniti s gravitacijom. Ako ste imali crnu rupu koja izlazi prema drugoj zvijezdi ili drugoj galaksiji, zapravo biste mogli uzeti svoj svemirski brod i orbitirati ga vrlo blizu crne rupe. A čini se da će vam se vrijeme usporiti. Dok orbitirate oko crne rupe, trebalo bi joj vremena da stignete do druge zvijezde ili druge galaksije, a za vas će to izgledati stvarno brzo.

Dakle, to je još jedan način pomoću kojeg možete povećati vremenski razmak da putujete do zvijezda, barem u znanstvenoj fantastici.

Fraser:
U redu, Brian, imam jedno posljednje pitanje za tebe. Ako se više približite brzini svjetlosti, možete li dobiti toliko mase da se pretvorite u crnu rupu? Želim da odgovorite na ovo pitanje u obliku posta na blogu na briankoberlein.com i na postu na usluzi Google+ koji ćemo ovdje povezati.

Brian:
Hvala Fraser, odgovor ću dobiti na svojoj web stranici.

Još jednom smo posjetili zapanjujuće područje vremenske dilatacije i vratili se relativno netaknuti. To ne znači da to i razumijem bolje, ali nadam se da ipak. Još jednom, velika hvala dr. Koberleinu što nam je odvojio nekoliko minuta svog relativističkog putovanja kako bi odgovorio na naša pitanja. Obavezno posjetite njegov blog i pročitajte njegov odgovor na moje pitanje.