Вопрос о разнице в течении времени на нашей планете и за ее пределами не мог всерьез обсуждаться, пока не были открыты законы гравитации. Новые открытия в физике и астрономии способствовали пониманию того, что измерение времени происходит по разному, в зависимости от скорости объекта в пространстве. Благодаря теориям, созданным А. Эйнштейном в начале 20-го века, ученые смогли доказать относительность величины времени, по отношению к перемещению физического тела.
Оглавление
Теория относительности Эйнштейна и ее важность
До революционных открытий в теоретической физике, импульс которым был дан А. Эйнштейном, время принималось за постоянную и неизменную величину. Ученые считали, что во всех планетарно-звездных системах и галактиках величина единицы времени всегда неизменна и полностью соответствует земной. Появление «Общей теории относительности» заставило время не только двигаться, но и изменяться в зависимости от местонахождения объекта.
Оказалось, что для разных физических тел, одно из которых находится в покое, а другое – в движении, счет времени происходит неодинаково. Простейшим наглядным примером этой теории может служить перелет самолета, который совершив рейс в направлении на восток, вернется на несколько часов назад, а при движении на запад окажется в будущем. Таким образом, положение и скорость движения объектов, находящихся на Земле и в космосе, определяет время, в котором они находятся относительно друг друга.
Основные идеи теории относительности
В течение 10 лет Альберт Эйнштейн работал над одной из самых важных проблем, ставшей основой современной физической науки. Начав в 1905-м году с труда под наименованием «Электродинамика движущихся тел», он пришел к оформлению главной теории относительности положения объектов в пространстве. Из данного учения появилось 2 основных научных принципа:
- Гравитационные поля физических тел являются причиной пространственно-временных искривлений, образованных вокруг них в виде своеобразного энергетического поля.
- Для объектов любой величины, приходящих в состояние движения, время протекает медленнее, чем для остающихся в одном неподвижном положении.
Физические или космические тела, скорость которых отличается от нулевой, испытывают релятивистское явление, характеризующееся замедлением времени. Все физико-химические процессы в движущихся телах происходят не так быстро, по сравнению с теми, что остаются в состоянии статического покоя. В космических масштабах, Теория относительности проявляется в искривлениях пространственно-временных величин вокруг всех крупных планет и светил.
Если представить себе пространство в виде сетки из правильных квадратов, то небесные тела энергетически продавливают равномерную структуру, превращая ровные линии вокруг себя в неправильные фигуры. Изменение пространственной структуры связано с движением планет вокруг своих осей и по орбитам вокруг Солнца.
Во время эксперимента, проведенного НАСА, по орбите вокруг Земли был запущен спутник. Специальная аппаратура, установленная на нем, замеряла силу воздействия планеты на окружающее пространство. Одновременные расчеты, сделанные с помощью компьютерных программ на основе показаний с орбиты, подтвердили, что Земля деформирует космическое пространство вокруг себя.
Гравитационное искривление пространственно-временных систем
Причиной запуска изменений в пространственно-временных показателях физического объекта может стать перемещение его собственного веса. Если тело является небольшим по размерам, таким как плод фруктового дерева, то искривление слишком мало, чтобы его могли зафиксировать современные приборы. Зато очень заметные искривления можно наблюдать вокруг массивных тел, близких по размерам к планетам.
Масса Земли представляет собой настолько тяжелое космическое тело, что ее гравитационная сила оказывает заметные изменения в соотношении пространства-времени. Так, для жителей планеты, находящихся на ее поверхности, время течет быстрее, чем для космонавтов, путешествующих на орбитальном корабле. Неожиданное несоответствие между временем на Земле и на Международной Космической Станции было обнаружено при обмене текстами сообщений между центром управления полетами и летчиками, цифры датировки на которых несколько отличались.
Теоретические расчеты, сделанные физиками еще в начале 20-го века, постепенно подтверждаются практикой исследований. На основе опытов было установлено, что любые массивные звезды и планеты воздействуют на временное пространство в области своего гравитационного поля. Был замерен свет, излучаемый сверхмощным квазаром, который располагался на небольшом расстоянии от черной дыры значительного размера. Лучи квазара, достигающие поглощающего черного объекта, получали искривление пространства и замедлялись. Об этом свидетельствовали пятна на снимках, сделанных с неравными перерывами во времени.
Время не постоянно – разрушение стереотипа
Любые события характеризуются двумя основными физическими величинами – пространством или местоположением и временем, в которое оно совершается. В повседневной жизни люди размеренно передвигаются во времени, ежедневно оставляя позади вчерашний день и переходя из сегодняшнего в завтрашний. Если пространство наглядно изменяется с каждой минутой движения, то время является величиной, которую нельзя потрогать, но можно измерять с помощью приборов, созданных на основе условных единиц. Общепринятую размеренность жизни не затрагивают законы теории относительности, пока ее не нарушают фундаментальные описания явлений природы и космоса. Таким образом, познание человеком процессов, происходящих в космосе, разрушает традиционное представление о времени, как о постоянной единице измерения.
Эксперимент с атомными часами на Земле и орбите
Во время первых космических полетов было обнаружено несоответствие между значениями на часах, находящихся в состоянии покоя на Земле, и на приборной доске корабля, движущегося по орбите вокруг планеты. Для чистоты эксперимента, было необходимо снабдить космонавта точным атомным прибором, измеряющим время. На Земле должны были остаться точно такие же часы, сверенные с первыми до долей секунды. После возвращения летчика из космического полета, проходящего несколько месяцев, сравнили показания обоих приборов. Результат показал, что часы, побывавшие в далеком путешествии по околоземной орбите, неизменно отстают, по сравнению с остававшимися дома. На основе неоспоримых фактов, можно сделать вывод, что на МКС время всегда протекает медленнее, чем на поверхности нашей планеты.
