Однією з найцікавіших тем у галузі науки є концепція загальної відносності. Знаєте, ця думка про те, що дивні речі трапляються, коли ви знаходитесь поблизу швидкості світла. Відбуваються дивні зміни довжини речей, химерне зміщення довжин хвиль. І найдивовижніше - це концепція розширення: як ви можете буквально пережити більше або менше часу, виходячи з того, як швидко подорожуєте порівняно з кимось іншим.
І навіть чужіше за це? Як ми бачили у фільмі "Інтерстеллар", просто провести час біля дуже масивного об'єкта, як чорна діра, може викликати ці ж релятивістські ефекти. Тому що маса і прискорення - це одне і те ж?
Чесно кажучи, цього достатньо, щоб завдати вам великого головного болю.
Але тільки тому, що я вважаю, що ця концепція стає збитковою, я все одно збираюся тримати чіпси, намагаючись зрозуміти більше про це і допомогти вам також обернути свій мозок. Для моєї власної вигоди, для вашої вигоди, але переважно для моєї вигоди.
У історії фізики є великий анекдот - це, мабуть, не те, що насправді сталося, але я все одно люблю це.
Одним з найвідоміших астрономів 20 століття був сер Артур Едінгтон, якого зіграв зухвалий Девід Теннант у фільмі 2008 року, Ейнштейн та Едінгтон. Що, ви справді повинні побачити, якщо цього ще не зробили.
Отож, доктор, який я маю на увазі Еддінгтон, розробив, як зірки генерують енергію (шляхом синтезу) і особисто підтвердив, що передбачення Ейнштейна про загальну відносність були правильними, коли він спостерігав повне сонячне затемнення в 1919 році.
Мабуть, під час лекції сера Артура Едінгтона хтось запитав: "Професоре Едінгтон, ви повинні бути одним із трьох людей у світі, які розуміють загальну відносність". Він на мить зробив паузу, а потім сказав: "так, але я намагаюся подумати, хто третя людина".
Це точно не я, але я знаю когось, хто має справу з загальною відносністю, і це доктор Брайан Коберлейн, професор астрофізики з Рочестерського технологічного інституту. Він постійно висвітлює цю тему у своєму блозі «Єдна Всесвіт за часом», який вам слід повністю відвідати та прочитати на briankoberlein.com.
Насправді, лише щоб продемонструвати, як це працює, Брайан зручно підштовхнув свій RIT-офіс майже до легкої швидкості, і прямо зараз йде до нас.
Доктор Брайан Коберлейн:
Привіт Фрейзер, дякую за те, що мене взяли. Якщо ви зможете повіситись на одну секунду, мені просто доведеться гальмувати.
Фрейзер Каїн:
Що саме там сталося? Чому ви все сповільнилися?
Брайан:
Це насправді цікавий ефект, відомий як розширення часу. Одна з речей щодо світла полягає в тому, що незалежно від того, в якій орієнтирі ви знаходитесь, незалежно від того, як ви рухаєтеся по Всесвіту, ви завжди вимірюєте швидкість світла у вакуумі, щоб бути однаковою. Близько 300 000 кілометрів в секунду.
І для цього, якщо ви рухаєтесь відносно мене, або якщо я рухаюся відносно вас, наші посилання на час і простір повинні зміщуватися, щоб швидкість світла була постійною. Коли я віддаляюся швидше від вас, мій час, згідно з вами, повинен здатися сповільнитись. З тієї ж сторони, здається, ваш час сповільнюватиметься відносно мене.
І цей ефект розширення часу необхідний, щоб швидкість світла була постійною.
Фрейзер:
Це трапляється лише тоді, коли ви рухаєтесь?
Брайан:
Час розширення виникає не лише через відносний рух, а й через силу тяжіння. Теорія відносності Ейнштейна говорить, що гравітація є властивістю викривлення простору і часу. Отже, коли у вас є така маса, як Земля, вона насправді викривляє простір і час.
Якщо ви стоїте на Землі, ваш час, здається, рухається трохи повільніше, ніж хтось у космосі, через різницю в силі тяжіння.
Тепер для Землі це не так вже й важливо, але для чогось подібного до чорної діри це може мати велике значення. Коли ви наближаєтесь і наближаєтесь до чорної діри, ваш час буде з'являтися все більше і більше.
Фрейзер:
Що це означатиме для космічних подорожей?
Брайан:
У багатьох випадках у науковій фантастиці ви побачите ідею, що ракета рухається дуже близько до швидкості світла і використовує розширення часу для подорожі до далеких зірок.
Але ви могли насправді зробити те ж саме з гравітацією. Якби у вас була чорна діра, яка виходила на іншу зірку чи іншу галактику, ви насправді могли взяти свій космічний корабель і орбітувати його дуже близько до чорної діри. І ваш час, здавалося б, сповільнюється. Поки ви орбите чорну діру, чорна діра потребує свого часу, щоб дістатися до іншої зірки чи іншої галактики, і для вас це здасться дуже швидким.
Отож, це ще один спосіб, за допомогою якого ви можете скористатися часовим розширенням для подорожі до зірок, принаймні в науковій фантастиці.
Фрейзер:
Добре, Брайане, у мене є одне останнє запитання до тебе. Якщо ви наближаєтесь до швидкості світла, ви зможете отримати стільки маси, що перетворитесь на чорну діру? Я хотів би, щоб ви відповіли на це запитання у формі публікації в блозі на briankoberlein.com та в публікації в Google+, яку ми збираємося зв’язати тут.
Брайан:
Дякую, Фрейзер, я отримаю цю відповідь на своєму веб-сайті.
Ще раз ми відвідали вражаючу сферу розширення часу і повернулися відносно невдоволеними. Це не означає, що я розумію це краще, але, сподіваюся, ви все одно. Ще раз велика подяка доктору Коберлейну за те, що він взяв кілька хвилин з його релятивістської подорожі, щоб відповісти на наші запитання. Обов’язково заходьте на його блог і прочитайте його відповідь на моє запитання.
Podcast (аудіо): Завантажити (Тривалість: 6:57 - 3.0MB)
Підписатися: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (відео): Завантажити (Тривалість: 6:59 - 115,5MB)
Підписатися: Apple Podcasts | Android | RSS
