2 апреля 2024 года Управление научно-технической политики (OSTP) при Белом доме опубликовало меморандум, в котором признаётся разница в скорости хода часов между Луной и Землёй из-за гравитационного замедления времени.
Общая теория относительности Эйнштейна подразумевает, что время течёт медленнее в гравитационном потенциале. На расстоянии RRR от центра сферического объекта массой MMM, время замедляется на долю GM/Rc2GM/Rc^2GM/Rc2 относительно наблюдателя, находящегося на значительно большем расстоянии, где GGG — гравитационная постоянная Ньютона, а ccc — скорость света.
Так как гравитационный потенциал Луны меньше, чем у Земли, время на Луне идёт быстрее относительно земных часов в среднем на 58,7 микросекунды в сутки, с дополнительными периодическими колебаниями. Эта разница должна учитываться при синхронизации технологической инфраструктуры на лунной поверхности с земными часами. В меморандуме OSTP NASA поручено установить единый стандарт времени для Луны и других небесных тел до 31 декабря 2026 года.
Незначительная разница во времени между верхом и низом здания физического факультета Гарварда из-за гравитации Земли была измерена в 1960 году профессором Робертом Паундом и его учеником Гленом Ребкой. Они использовали гамма-лучи от радиоактивного распада изотопа железа-57, измеренные с точностью до одной квадриллионной доли благодаря эффекту Мёссбауэра (безоткатное ядерное резонансное поглощение), который был открыт лауреатом Нобелевской премии Рудольфом Мёссбауэром двумя годами ранее.
Люди, отправленные на Марс под руководством Илона Маска и SpaceX, будут стареть быстрее, чем жители Земли. На это влияют два важных фактора. Первый — меньшая гравитация на поверхности Марса, из-за чего происходит временной сдвиг относительно Земли на 48 микросекунд в сутки. Второй и более значительный эффект — Марс находится в 1,5 раза дальше от Солнца, чем Земля, что вызывает дополнительный сдвиг на 284 микросекунды в сутки, или одну десятую секунды в год. Взаимное движение Земли и Марса, вращающихся вокруг Солнца, вызывает периодические колебания времени в рамках Специальной теории относительности, но они усредняются за орбитальный период Марса в 687 дней (1,88 земных года).
Солнечная система предлагает ещё более медленное старение, чем на Земле. Например, на поверхности Солнца старение замедляется на 0,18 секунды в сутки или на 1,1 минуты в год. Однако жизнь в условиях температуры фотосферы Солнца в 5800 К невозможна.
Когда Солнце исчерпает своё топливо, его ядро сожмётся до состояния белого карлика — металлического шара размером с Землю с массой примерно 60% от солнечной. Поверхность белого карлика будет медленно охлаждаться, позволяя стареть медленнее на 11 секунд в сутки или на 1,1 часа в год.
Звёзды с массой более 8 солнечных масс коллапсируют в нейтронные звёзды, обычно с массой 1,4 солнечной и радиусом 12 километров, что примерно равно размеру города Бостон. На поверхности нейтронной звезды старение замедляется на 4,1 часа в сутки или 2,1 месяца в год. Это начинает предоставлять значительное преимущество тем, кто хочет жить дольше своих друзей.
Самые массивные звёзды с десятками солнечных масс после нескольких миллионов лет коллапсируют в чёрные дыры. Близость к горизонту событий чёрной дыры может вызвать практически бесконечное замедление времени относительно удалённого наблюдателя. Это может привлечь эгоцентричных астронавтов, которые хотят казаться вечно молодыми на фотографиях для Instagram, отправленных друзьям на Землю. По возвращении на Землю они могли бы посетить могилы потомков своих друзей, давно умерших.
Однако близость к горизонту событий чёрной дыры сопряжена с серьёзным риском. Пересечение горизонта событий неизбежно приведёт к гибели менее чем за минуту даже в самой крупной чёрной дыре в галактике Млечный Путь — Стрелец A*, радиус горизонта которой составляет примерно десятую часть расстояния между Землёй и Солнцем.
Внутри горизонта событий радиальная координата пространства превращается во время, и течение времени вперёд означает неизбежное падение к сингулярности чёрной дыры, где сильные приливные силы разорвут любое материальное тело.
Иронично, что заманчиво медленная поверхность горизонта событий скрывает внутри себя механизм неизбежной смерти. Возможно, это объясняет, почему чёрные дыры так завораживают людей, особенно тех, кто любит фильмы ужасов.
Если вам нравится читать статьи на нашем канале и вы хотите помочь в его развитии, вы можете поддержать канал донатом: