В 1905 году молодой патентный клерк из Берна опубликовал статью, которая перевернула представления человечества о пространстве и времени. Альберт Эйнштейн показал, что время - не абсолютная величина. Оно течёт по-разному в зависимости от того, как быстро движется наблюдатель.
Чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идут часы по сравнению с тем, кто стоит на месте. Это явление называется релятивистским замедлением времени, и оно не метафора и не философская концепция. Это математический факт, многократно подтверждённый экспериментами.
Из этого следует один забавный вывод.
Представьте двух близнецов. Один остаётся дома. Второй улетает на космическом корабле, разгоняется до скорости, близкой к световой, и возвращается. Когда они встречаются - путешественник окажется моложе. Его часы шли медленнее. Он прожил меньше времени.
Это называется парадоксом, потому что с точки зрения путешественника - это он стоял на месте, а Земля улетала от него и возвращалась. Почему тогда именно он молодеет? Ответ кроется в том, что системы отсчёта неравноправны. Путешественник испытывал ускорение, разворачивался, тормозил, а значит, его траектория в пространстве-времени была другой.
Красиво. Логично. Но проверить это на людях казалось невозможным. Но так было до 2015 года.
Представьте, что у вас есть брат-близнец и вы оба стали астронавтами NASA. А потом одного отправили на орбиту на целый год. Другой остался на Земле. Это идеальный эксперимент. И одновременно - практически невероятное и очень полезное совпадение.
Именно это произошло со Скоттом и Марком Келли.
2 марта 2015 года Скотт Келли пристегнулся в кресле корабля «Союз ТМА-16М» и отправился на Международную космическую станцию. Он провёл там 340 дней — почти год. МКС движется со скоростью около 28 000 километров в час, делая 16 оборотов вокруг Земли в сутки.
Это был уникальный шанс для науки. Генетически идентичные люди, разделённые условиями существования. Один — в невесомости, на высоте 400 километров, в условиях радиации и изоляции. Другой — на Земле, в нормальной гравитации, в окружении семьи. И оба — готовы сотрудничать с учёными. Так и началось исследование NASA Twins Study.
Когда учёные рассчитали, насколько часы Скотта шли медленнее из-за его скорости на орбите, получилось около 13 миллисекунд за год полёта. Тринадцать миллисекунд. Меньше, чем длится моргание.
Казалось бы — ничтожно мало. Но это реально. Это измеримо. И это означает, что когда Скотт Келли вернулся на Землю 2 марта 2016 года и обнял своего брата в аэропорту, он был моложе Марка на 13 миллисекунд, хотя родились они одновременно.
Есть, правда, нюанс. Помимо скорости, на течение времени влияет ещё и гравитация — это уже общая теория относительности. Чем сильнее гравитация, тем медленнее время. На орбите гравитация чуть слабее, чем на поверхности Земли, — а значит, там время, наоборот, ускоряется по сравнению с нашим. Эти два эффекта частично компенсируют друг друга, но скоростной эффект оказывается сильнее. Итог — всё равно в пользу Скотта. Он вернулся чуть более юным.
Именно на этом принципе работает поправка координаты в GPS. Спутники движутся быстро и находятся высоко — оба эффекта учитываются при расчёте координат. Без поправок на теорию относительности навигатор в вашем телефоне ошибался бы на километры каждый день.
На самом деле 13 миллисекунд - это очень мало и говорить про их реальное влияние не то, чтобы уместно. Но интересен факт, что вообще удалось реализовать этот мысленный эксперимент. Впрочем, ученые не ставили перед собой основной целью проверить именно Эйнштейновские эффекты.
👍 Не забывайте ставить лайки статье! Это важно для развития проекта.
Канал проекта в Telegram с эксклюзивными материалами!