Я думаю что многие, кто что-то слышал о теории относительности знают такой интересный факт - если отправиться на космическом корабле в путешествие со скоростью свет, то при возвращении окажется, что на Земле прошло гораздо больше времени, чем на корабле. Этот эффект многократно был обыгран например в научной фантастике.
Это происходит благодаря релятивистскому замедлению времени. Однако очень мало людей понимают как это возможно и почему это происходит. В этой статье я постараюсь это объяснить максимально просто, что называется "на пальцах".
Сразу скажу, что для объяснения я использую довольно грубую аналогию. В этой статье никаких формул не будет, однако чтобы получить полное понимание увы без довольно жесткого матана и не менее жесткой теоретической физики не обойтись.
Итак начнем. С точки зрения физики пространство и время взаимосвязаны. Точнее даже не то что взаимосвязаны, а в принципе нет никакого отдельного трехмерного пространства и отдельного времени. Есть четырехмерного пространство-время или как говорят пространственно-временной континнум в котором помимо трех наших привычных измерений есть еще одно - время. Причем размерность временного измерения такова, что 1 секунда равна примерно 300 000 км, т.е. как раз тому расстоянию, которое свет проходит за 1 секунду.
Для нашего трехмерного мозга представить еще одну координатную ось перпендикулярную всем остальным довольно сложно. Поэтому давайте для наглядности будем использовать систему координат, в которой будет всего две оси - пространство и время. Причем ось пространства будет отвечать за перемещение сразу во всех пространственных координатах.
А теперь давайте мысленно вернемся к моменту большого взрыва. Представьте себе, что в момент большого взрыва, кто-то дал всей нашей вселенной мощнейшего пинка и запустил ее в движение вдоль оси времени. Этот пинок, или говоря научным языком импульс будем называть первичным импульсом.
Существует закон сохранения импульса, который гласит, что импульс никуда не девается и всегда стремится сохраняться. И вот допустим кто-то садится в космический корабль и решает слетать к другой звезде со скоростью близкой к скорости света. Тут случается интересно. Первичный импульс сохраняется, но так как корабль начинает перемещаться не только во времени (вперед), но и в пространстве оказывается что он проходит во времени меньшее расстояние, чем в пространстве. Чем больше расстояния корабль проходит в пространстве - тем меньше он проходит расстояния во времени.
Находясь в состоянии покоя корабль движется только вперед только по времени со скоростью 1 секунда в секунду (или 300 000 км/с, т.е. со скоростью света). Движение в пространстве отклоняет корабль от оси времени, замедляет его движение во времени за счет убыстрения движения в пространстве, но суммарная скорость движения в пространстве времени всегда будет равна скорости света (либо вперед во времени на одну секунду (которая равна 300 000 км) или на 150 000 км в пространстве и на полсекунды во времени. Кстати именно поэтому невозможно перемещение со скоростью превышающей скорость света.
Надо сказать что соотношение между замедлением движения во времени и убыстрением движения в пространстве нелинейно. Однако чтобы не мучить вас всякими лоренц-факторами, в рамках этой статьи я сознательно пожертвовал математической точностью в угоду наглядности объяснения. Кроме того я отдаю себе отчет, что первичный импульс является очень грубой аналогией использованной исключительно для наглядности, в образовательных так сказать целях. Разумеется в реальности никто Вселенной никакого пинка не давал.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.