اگر در مکانی که ارتفاع آن هم سطح دریا است زندگی کنید، کندتر یا سریعتر از فردی در قله اورست پیر می شوید؟
به گزارش سیناپرس همدان، نظریه نسبیت عام انیشتین بیش از یک قرن پیش، درک بشر از جهان را تغییر داد و از آن زمان، دانشمندان کشف کردند که حرکت پیوسته زمان چیزی ثابت است. از جمله پیامدهای غم انگیز نسبیت عام این است که زمان در سطوح بالای جهان سریعتر از پایین آن می گذرد.
این پدیده ذهنی به این دلیل اتفاق می‌افتد که هرچه یک جسم به زمین نزدیکتر باشد، تأثیر گرانش قوی‌تر است. و از آنجایی که نسبیت عام، گرانش را به‌عنوان تاب برداشتن فضا و زمان توصیف می‌کند، خود زمان در ارتفاعات بالاتر و فواصل بیشتر از زمین، که گرانش تأثیر کمتری دارد، کندتر حرکت می‌کند.
بنابراین، اگر زمان با جاذبه مرتبط باشد، آیا این بدان معناست که افراد بالای کوه‌ها سریعتر از افرادی که در سطح دریا هستند پیر می‌شوند؟ آیا افزایش گرانش در واقع باعث کندی پیری افراد می شود؟
جیمز چین ون چو، فیزیکدان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در بولدر، کلرادو،گفت: در واقع، برای همه اجرام دورتر از میدان گرانشی، مانند زمین، زمان کندتر طی می شود. این بدان معناست که افرادی که در ارتفاعات زندگی می کنند کمی سریعتر از افرادی که در سطح دریا هستند پیر می شوند.
چو می‌گوید: جاذبه باعث می‌شود در یک مدت نسبی، آهسته‌تر پیر شویم. در مقایسه با کسی که نزدیک هیچ جسم عظیمی نیست، ما به میزان بسیار کمی کندتر پیر می شویم. در واقع، برای آن فرد، کل جهان اطراف ما تحت تأثیر گرانش کندتر تکامل می یابد.
تفاوت ها، جزئی اما قابل اندازه گیری هستند. به گفته NIST، اگر بخواهید به مدت 30 سال در قله اورست، که 29000 فوت (8848 متر) بالاتر از سطح دریا است، بنشینید، 0.91 میلی ثانیه پیرتر از زمانی خواهید بود که همان 30 سال را در سطح دریا سپری کرده باشید. به طور مشابه، اگر دوقلوهایی که در سطح دریا زندگی می‌کنند به مدت 30 سال از هم جدا شوند، یکی از آنها به بولدر (1600 متر) در کلرادو منتقل شود و دیگری همانجا بماند، فرد حاضر در ارتفاع 0.17 میلی‌ثانیه از فرد دیگر بزرگ‌تر خواهند بود.
در یک آزمایش خیره کننده، محققان NIST از یکی از دقیق ترین ساعت های اتمی در جهان استفاده کردند تا نشان دهند که زمان حتی در فاصله 0.008 اینچ (0.2 میلی متر) بالاتر از سطح زمین سریعتر می رود.
توبیاس بوثول، فیزیکدان در NIST و یکی از نویسندگان مقاله ای که در سال 2022 در ژورنال نیچر منتشر شده و این آزمایش را توصیف می کند، می گوید: اینها فقط محاسبات نیستند. ما شاهد تغییر در یک ساعت در فاصله ای تقریباً به اندازه عرض یک موی انسان بوده ایم.
نکته کلیدی برای درک اینکه چرا اجسام عظیم گذر زمان را منحرف می‌کنند این است که «فضا-زمان» یک ملیله چهار بعدی بافته شده از سه مختصات فضایی (بالا/پایین، راست/چپ و جلو/پشت) و مختصات زمانی (گذشته/آینده) است. گرانش، در یک مدل نسبیتی، چیزی است که ما آن را زمانی می نامیم که هر جسمی با جرمی خاص را منحرف می کند و فضا و زمان را به عنوان یک انحنا شکل می دهد.
اندرو نورتون، استاد اخترفیزیک در دانشگاه بریتانیا، گفت: هر چیزی که جرم داشته باشد بر فضا-زمان تأثیر می‌گذارد. در مجاورت جسمی با جرمی خاص، فضا-زمان منحرف می شود و در نتیجه، خم شدن فضا و انبساط زمان به وجود می آید.
نورتون گفت: این اثرات واقعی و قابل اندازه‌گیری است، اما در موقعیت‌های روزمره ناچیز است.
با این حال، وقتی صحبت از موقعیت‌های غیر روزمره می‌شود، این پدیده، که به عنوان اتساع زمان گرانشی نیز شناخته می‌شود، می‌تواند آشفته شود. طبق گفته نورتون، ماهواره‌های جی‌پی‌اس که در ارتفاع 12544 مایلی (20186 کیلومتری) دور کره زمین می‌چرخند، باید برای این واقعیت تنظیم شوند که ساعت‌های آنها 45.7 میکروثانیه سریعتر از ساعت‌های اینجا در طول 24 ساعت کار می‌کند.
چو می‌گوید: مهم‌ترین اثر نسبیت در گذر زمان احتمالاً دقت GPS است. از آنجایی که آنها [ماهواره های GPS] با سرعت زیاد و در ارتفاعات دور از زمین حرکت می کنند، باید اثرات نسبیتی ناشی از سرعت و گرانش را به دقت در نظر گرفت تا بتوانیم موقعیت خود را در کره زمین با دقت بالا مشاهده کنیم.
در ارتفاعی نزدیکتر به زمین، واضح است که گرانش در واقع ما را کندتر پیر می کند. مطمئناً، این معمولاً فقط چند میلی ثانیه است و خمیدگی در سطح دریا به سختی، یک استراتژی ضد پیری قابل دوام است. اما زمان هم گرانبها و هم زودگذر است، به خصوص زمانی که از هر جسمی با جرم بالا دور باشد.
منبع: livescience
مترجم: کیانوش کرمی