Как гравитация влияет на время?
Вы знали, что движение часов на дюйм к земле приведет к более медленному клеща по сравнению с теми же часами, расположенными выше? Гравитация не просто тянет вещи; она также изгибает время. Согласно теории относительности Эйнштейна, чем сильнее гравитационное поле, в котором вы находитесь, тем медленнее время движется для вас по сравнению с кем-то, кто находится дальше от массы. Это называется гравитационным замедлением времени, и да, оно существует далеко за пределами окрестностей черных дыр. Это происходит постоянно, прямо здесь, на Земле.
Еще в 2022 году пара ученых из JILA (это совместная лаборатория NIST и Университета Колорадо Боулдер) провела эксперимент, чтобы продемонстрировать этот эффект, разместив два атомных часа всего на один миллиметр вертикально друг от друга. Оказалось, часы, расположенные вблизи гравитационного центра Земли, работали с несколько меньшей скоростью, чем часы, расположенные выше. Что количественно доказало, что даже малейшее вертикальное смещение означало изменение во времени потока.
Этот эксперимент подтвердил, с точностью, никогда не виданной ранее, что гравитация тонко искажает время на масштабах, таких как ногти. «Самый важный и захватывающий результат, — сказал Чжун Е, — заключается в том, что мы можем потенциально связать квантовую физику с гравитацией … Это также показывает, что нет препятствий для того, чтобы сделать часы в 50 раз точнее, чем сегодня, что является фантастической новостью».
Читайте также: Как долго нужно носить одно и то же полотенце перед стиркой?
Мы не просто теоретизировали замедление времени, мы запустили его.
Интересно, что JILA не была первой лабораторией, которая провела эксперимент, чтобы подтвердить эту теорию. Предложение Эйнштейна вдохновило многих физиков придумать методы тестирования для замедления времени. Эксперимент Паунда-Ребки, проведенный в 1959 году, был первым крупным прорывом, где они запустили гамма-лучи вверх внутри башни Джефферсона в Гарварде. Потеря энергии от подъема на башню соответствовала точно тому, что уравнения Эйнштейна предсказывали из-за гравитационного притяжения Земли. Это было гравитационное красное смещение, близкий родственник в своем роде замедления времени.
Более прямое испытание гравитационного замедления времени произошло с запуском Gravity Probe A в 1976 году. Ученые использовали ракету Scout для отправки водородного мазера атомных часов на 10 000 километров над Землей. В результате испытания был сделан вывод, что часы начали тикать быстрее, чем идентичные наземные часы, со скоростью примерно в одну секунду каждые 73 года. Это звучит не так уж и много, но эксперимент предоставил убедительные доказательства относительности через ее 0,01% уровень точности, который был замечательным для своего времени.
Но это были не отдельные усилия. Они стали отправной точкой для цепи все более точных тестов, предназначенных для создания твердого случая гравитационного замедления времени. Физики по всему миру посылали вещи в небо, чтобы спросить, изменяет ли гравитация время, и ответ возвращался как жесткий да; снова и снова.
Время не фиксировано, и мы только начинаем его измерять.
Как только спутники и лабораторные испытания дали нам твердое подтверждение существования гравитационного замедления времени, исследователи решили вместо этого изучить Землю. Они хотели знать, может ли этот эффект действительно проявиться в нашей повседневной среде.
Эксперимент Хафеле-Китинг в 1971 году включал размещение четырех атомных часов цезия на коммерческих авиалайнерах по всему миру. Затем они провели сравнение между бортовыми часами и эталонными часами, которые остались на земле. Результат? Летающие часы старели по-разному. Часы, связанные с востоком, испытывали большее замедление времени из-за своей скорости, в то время как западные часы двигались против вращения Земли и показывали немного уменьшенный эффект. Изменения времени подтвердили предсказания Эйнштейна как из специальной, так и из общей теории относительности.
Каждый человеческий опыт, от старения через движение к памяти, зависит от предположения, что время течет равномерно. Современная физика показывает нам, что это не так. Время изгибается: скорость времени зависит от того, где вы находитесь, как быстро вы идете и сколько гравитации вокруг вас. Мы видим это в нашем GPS, наших часах и даже нашей технологии. И в конечном итоге, с достаточным количеством времени и исследований, мы перестанем видеть время как единый поток и вместо этого посмотрим на него как на динамическое поле. То, что мы можем измерить, предсказать и, возможно, даже спроектировать вокруг.
Подпишитесь на бесплатную рассылку BGR для последних новостей в области технологий и развлечений, а также советы и рекомендации, которые вы действительно будете использовать.
Прочитайте оригинал статьи о BGR.
