Загадка времени: почему оно замедляется вблизи планет
Загадка времени: почему оно замедляется вблизи планет
Чем массивнее объект, тем медленнее рядом с ним идёт время. Так, даже если один человек будет жить у подножия горы, а другой - на её вершине, то состарится быстрее тот, который живёт выше облаков, потому что рядом с массивным объектом время будет замедляться (это было проверено с помощью сверхточных атомных часов: часы у подножия немного отстали от тех, что были на высоте). Правда, разница в их возрасте составит лишь доли секунды, но и сама Земля - не такое уж массивное тело, если рассматривать данный вопрос в космических масштабах. Согласно теории, на горизонте событий чёрной дыры время и вовсе остановится. Но почему же так происходит? Как гравитации тел удаётся влиять на ход времени?

Согласно Общей теории относительности, пространство-время не является плоским. Пространство-время будет искривляться вокруг любого, помещённого в него тела, имеющего массу или энергию, начиная от астронавта, который вышел в открытый космос, и заканчивая массивными звёздами, галактиками, галактическими скоплениями и другими впечатляющими созданиями Вселенной. Мы, трёхмерные существа, живём в четырёхмерном измерении, где 3 измерения - пространственные (длина, ширина и высота) и одно - временное. Время и пространство неразрывно связаны друг с другом. Если брать обычный пример из жизни, то вы всегда знаете, что на работу вам нужно прийти, допустим в 8.00 по определённому адресу, и находиться в этой точке пространства вы будете 8 часов. Нельзя указать время, но не сказать, куда вам нужно прийти, или наоборот - указать место, но не сообщить время, когда и как долго вам нужно там находиться.

Рисунок 1. Искривление пространства-в...
Рисунок 1. Искривление пространства-времени

Тела, которые находятся в пространстве-времени, следуют не совсем по круговым орбитам, как это всегда представляется, а по геодезическим линиям - особым искривлённым траекториям, соединяющим любые две точки поверхности.

Рисунок 2: двумерная карта Земли. На ...
Рисунок 2: двумерная карта Земли. На двумерной карте кратчайшее расстояние между аэропортами показано черными линиями, но в действительности, с учётом того, что Земля имеет сферическую форму, самолёты полетят по красным траекториям

В Общей теории относительности тела всегда следуют по геодезическим линиям в четырёхмерном пространстве-времени. Если никакого массивного объекта нет, а перед нами лишь межгалактическая пустота, то пространство-время будет выглядеть как плоская двумерная карта Земли на рисунке 2, и движение пойдёт строго прямо. Но если в пространстве-времени будет планета, то оно уже будет выглядеть как на рисунке 1.

Яркое доказательство того, что пространство-время искривляется вблизи массивных объектов - лучи света, которые тоже двигаются по геодезическим линиям и искривляются:

Рисунок 3
Рисунок 3

Из-за подобных пространственно-временных искривлений лучи света движутся сквозь Вселенную не прямо, как нам кажется. Так, если мы смотрим на далёкую звезду, а между нами и наблюдаемой нами звездой находится Солнце, то свет от звезды будет отклоняться Солнцем, поэтому нам будет казаться, что мы увидели звезду не там, где она находится на самом деле в настоящий момент.

Рисунок 4
Рисунок 4

Но почему же замедляется время? Одним из постулатов Теории относительности является следующее: все законы физики протекают одинаково для всех свободно движущихся наблюдателей. Общая теория относительности распространяет это правило и на тех наблюдателей, которые двигаются не свободно, а под действием гравитационного поля. Ход времени будет различен для наблюдателей, находящихся в разных гравитационных полях - чем сильнее гравитация, тем медленнее идёт время. Искривляются сразу все 4 измерения, в том числе и время:

Рисунок 5
Рисунок 5

Искривление возникает тогда, когда мы начинаем неравномерно сжимать или растягивать поверхность.

Например, если у нас есть два объекта в пространстве, они движутся независимо от каких-либо гравитационных полей с одинаковой скоростью, то время будет протекать для них одинаково.


Вблизи массивных объектов, поскольку пространство-время уже растягивается и искривляется, это будет выглядеть так:


Пространство-время - это чёрный конус на изображениях. Если мы возьмём одинаковые отрезки сверху и снизу, то заметим, что отрезок на линии верхнего объекта займёт больше клеток на пространственно-временном листе, чем отрезок на нижнем пространственно-временном листе, соответственно, у нижнего объекта время идёт медленнее, чем у верхнего. Чем тяжелее тело, тем больше будет искривление пространства-времени, соответственно, тем медленнее пойдёт время.


Так и происходит замедление времени вблизи планет и других массивных объектов!Источник: "Аuriel Astro"
Опубликовано 26 октября 2021 Комментариев 0 | Прочтений 2117

Ещё по теме...

Добавить комментарий
Периодические издания



Информационная рассылка:

Рассылка X-Files: Загадки, Тайны, Открытия