На Юпитере время идёт медленнее, чем на Земле. Как гравитация обманывает часы и приближает нас к "Интерстеллару"
Помнишь сцену из фильма «Интерстеллар», где астронавты после пары часов на планете возле чёрной дыры возвращаются на корабль, а там прошли десятилетия? Так вот, это не фантастика, а чистая физика, которую предсказал Эйнштейн больше 100 лет назад.
И самое безумное - этот эффект работает прямо сейчас. Прямо в эту секунду, пока ты читаешь этот текст, твои часы идут чуть-чуть иначе, чем у человека, который живёт в горах. А на разных планетах разница становится ещё драматичнее.
Давай разбираться, как гравитация и скорость искривляют время и что это значит для будущих космических путешествий.
Теория относительности простыми словами
Эйнштейн перевернул физику, когда заявил: время - штука не абсолютная. Оно может замедляться и ускоряться в зависимости от двух вещей: гравитации и скорости .
Чем сильнее гравитация - тем медленнее течёт время. Чем быстрее ты движешься - тем медленнее идут твои часы относительно неподвижного наблюдателя.
Это звучит как бред, но это сотни раз проверено экспериментально.
Как проверяли на Земле
Самый известный эксперимент провели в 1971 году. Учёные взяли четыре сверхточных атомных часа, поставили их на пассажирские самолёты и отправили в кругосветное путешествие. Одни часы полетели на восток (по направлению вращения Земли), другие - на запад.
Когда самолёты приземлились, учёные сравнили показания с часами, которые оставались на земле. И знаешь что? Часы в самолётах рассинхронизировались .
Те, что летели на восток, отстали от земных на 59 наносекунд. Те, что на запад - убежали вперёд на 273 наносекунды. Разница микроскопическая, но она есть. Время действительно текло по-разному.
Как гравитация планеты меняет время
Теперь представь масштабы планет. Гравитация на Юпитере в 2,5 раза сильнее земной. Чем сильнее гравитация, тем сильнее искривляется пространство-время и тем медленнее идут часы.
Учёные подсчитали: если бы ты прожил 100 лет на Юпитере (в гипотетической колонии, где можно выжить), а твой брат-близнец остался на Земле, то при встрече земной брат состарился бы примерно на месяц больше .
Разница в масштабе жизни незаметна, но в масштабе Вселенной - колоссальна.
Чёрные дыры - чемпионы по замедлению времени
А теперь самое жёсткое. Возле чёрной дыры гравитация настолько чудовищна, что время практически останавливается. В «Интерстеллар» показали именно это: планета Миллер находилась так близко к чёрной дыре, что каждый час там равнялся 7 годам на Земле.
Реальная физика допускает такое. Если бы чёрная дыра вращалась достаточно быстро и планета была на стабильной орбите прямо у горизонта событий, замедление могло бы быть именно таким .
GPS - живое доказательство
Знаешь, почему твой навигатор в телефоне работает так точно? Потому что он учитывает теорию относительности.
Спутники GPS летают на высоте 20 000 км, где гравитация слабее, чем на Земле. Из-за этого время на них идёт быстрее примерно на 45 микросекунд в сутки. Но из-за высокой скорости (спутники носятся по орбите) время замедляется ещё на 7 микросекунд.
В сумме спутники убегают вперёд на 38 микросекунд в день. Это кажется мелочью, но если не делать поправку, ошибка в определении координат будет расти на 10 километров в день .
Так что каждый раз, когда ты строишь маршрут в навигаторе, ты пользуешься теорией относительности Эйнштейна.
А если отправиться к звёздам?
Представь будущее. Космический корабль разгоняется до околосветовой скорости и летит к другой звезде. Для экипажа проходит 10 лет. А на Земле за это время - 100 лет.
Когда путешественники вернутся, они увидят мир, где все, кого они знали, давно умерли. Они станут «детьми из прошлого», застрявшими в будущем. Это называется парадокс близнецов, и он реален.
Есть ли планеты, где время идёт сильно иначе
В Солнечной системе разница не такая драматичная. На Меркурии, который ближе к Солнцу и медленнее вращается, время идёт чуть медленнее из-за гравитации звезды. На спутниках Сатурна - чуть быстрее из-за слабой гравитации.
Но если мы когда-нибудь найдём планету возле нейтронной звезды или чёрной дыры, там время будет течь кардинально иначе. Это открывает безумные возможности: можно улететь на несколько лет по корабельному времени, а вернуться через тысячелетия.
Что это значит для нас
Мы привыкли, что время течёт равномерно. Это удобно для бытовой жизни. Но Вселенная устроена хитрее. Время - гибкая субстанция, которая сжимается и растягивается под действием гравитации и скорости.
И если человечество когда-нибудь отправится к звёздам, нам придётся научиться жить с этим. Придётся прощаться с близкими, зная, что для нас пройдёт несколько лет, а для них - целая жизнь. Или искать способы обмануть время.
Интересный факт
Международная космическая станция летает со скоростью 27 600 км/ч. За полгода пребывания на орбите космонавты стареют примерно на 0,005 секунды меньше, чем люди на Земле. Разница смехотворная, но она есть .
Вопрос
Представь, что ты можешь отправиться к чёрной дыре, провести там год, а вернуться через 100 лет земного времени. Ты бы согласился? Увидеть будущее, но потерять всех, кого знаешь?
Время - не то, чем кажется. Оно течёт по-разному для каждого из нас, просто мы этого не замечаем. Но Вселенная об этом помнит.
Видео в Shorts: https://youtube.com/shorts/Fzki_MGciqE
Видео в VK: https://vk.com/clip-235746739_456239038
Интересное в TG: t.me/secretplaneti