Люди всегда были уверены в том, что ход времени – это константа. На протяжении длительного времени даже не существовало предположение о том, что время может идти по-разному в разных местах. Но все изменилось в 1915 году, когда Альберт Эйнштейн представил миру Общую теорию относительности, которая перевернула мировую физику с ног до головы.
Анализируя основные постулаты теории Эйнштейна, касающихся свойств пространства-времени, нас интересуют следующие ключевые выводы:
Пространство-время искривляется под воздействием гравитационных полей, а у любого подвижного о’объекта можно наблюдать эффект, что называется релятивістським замедлением времени
В теле любого объекта, что движется с ненулевой скоростью, все физические процессы будут протекать медленнее, чем если бы оно находилось в состоянии покоя. То есть, например, если вы летите в самолете, а ваш друг остался дома, то ваше время будет идти медленнее. Конечно на практике ни вы, ни ваш друг не почувствуете разницы: ведь она составит мілліардні доли секунды.
Кроме того, любой объект ненулевой массы искривляет вокруг себя пространство-время.
Даже, рядом с яблоком, что лежит на столе, время будет замедляться, правда через малую массу яблоки влияние будет такой незначительный, что его не в состоянии зафиксировать ни одно устройство. Но если говорить о более массивные объекты, например о Землю? ЇЇ маси досить щоб викривляти навколо себе простір-час так сильно, что мы можем увидеть эту разницу, используя современные приборы. Чем ближе к массивному телу – тем сильнее его гравитационное воздействие, а значит, медленнее идет время.
В разных уголках космоса время будет идти по-разному. Где быстрее, а где-то медленнее. Вблизи, например, черных дыр, оно будет существенно замедляться, а в межгалактическом пространстве, вдали от звезд и планет, наоборот, будет идти быстрее. Кроме того, при исчислении времени для любого о’объекта, важно учитывать и его скоростные параметры.
В рухомій системі час тече повільніше, чем в системе в состоянии покоя
Если космический корабль будет двигаться прямолинейно со скоростью 100 км/сек, то за 50 лет он пройдет путь, равном расстоянии всего в 0,02 светового года. Если скорость космического корабля будет равна 100 000 км/сек, то за 50 лет (в системе отсчета корабля) он пролетит расстояние 17,9 световых лет (на Земле за время этого рейса пройдет немного больше 53 лет). Если космический корабль будет иметь скорость 290 000 км/сек, то за 50 лет (по часам космического корабля) он покроет расстояние в 193,4 световых года (на Земле за это время пройдет уже 198 лет). Если экипаж космического корабля будет лететь со скоростью 299 780 км/сек, то за 50 лет (по часам космического корабля) он удалится от Земли на 6205 световых лет (за это время космонавты на корабле состарятся на 50 лет).
На космическом корабле будут жить все те же люди, а на Земле со времени их старта пройдет 6130 лет, за это время на Земле сменятся сотни поколений людей. Таким образом, человек в принципе может пролететь за время своей жизни такое огромное расстояние, для преодоления которой, даже для самого быстрого явления в природе – света, нужны тысячи лет. Чем ближе будет скорость космического корабля к скорости света, тем дальше в мировое пространство сможет долететь человек за время своей жизни.
Для экипажа космического корабля замедленного времени не будет существовать. Ритм их жизни будет нормальным. Несколько сложнее, если такой сверхбыстрый космический корабль будет двигаться не равномерно и прямолинейно, а в конце своего рейса вернется обратно на Землю. Космонавты окажутся современниками своих далеких потомков. Этот эффект имеет название –
Парадокс часов
Его можно сформулировать следующим образом: если двое синхронизированных часов оставляют одну и ту же точку пространства и движутся с разными скоростями, то они показывают при встрече разное время. Это означает, например, близнецы, двигавшихся в пространстве с разными скоростями, при встрече уже не будут одного возраста. Эти явления лишь кажутся парадоксальными, по сути они вполне естественно вытекают из теории относительности.
Перемещение в будущее в принципе вполне возможно – так говорит теория. Правда, ни одного прямого эксперимента, который имитировал бы возвращение космического корабля и сравнения разницы часов Земли и корабля, пока не удалось поставить даже с элементарными частицами. Принципиально же в проявлении парадокса часов не может быть никаких сомнений – так считают все выдающиеся специалисты теории относительности.
Старение человека в космосе
Космонавты вроде тех, находящиеся на МКС (Международная Космическая Станция), движутся по орбите очень быстро. Процесс их старения происходит немного медленнее, чем у других людей. Вернувшись на Землю с шестимесячного пребывания на МКС человек становится на чуточку моложе своих земных ровесников. Но космонавтами не был открыт «фонтан молодости». В буквальном смысле выбраться за пределы времени для человека, к сожалению, пока что невозможно. На самом деле, возрастной выигрыш, который дарит пребывание вне земли, равна всего 0,007 секунды, согласно подсчетам ученых.
В космосе относительно всех признаков старения наблюдаются свои особенности. В то время, как большинству людей для того, чтобы почувствовать признаки старения, нужны десятилетия, космонавты, базирующихся на орбитальной станции, испытывают их в формате быстрой перемотки. Многие из приобретенных таким образом свойств оказываются обратными сразу после возвращения на родную планету, однако кое-что может остаться и навсегда.
Интенсивные изменения тела провоцируются отсутствием гравитации в среде обитания космонавтов. Для систем организма человека роль силы тяжести оказывается крайне важной. Например, если рассматривать м’мышцы: у пожилых людей они теряют прежнюю подвижность и гибкость, отдельные волокна атрофируются, объем м’мышц значительно уменьшается. Мускулатура человека в космосе ведет себя похожим образом через то, что в ее использовании исчезает всякая необходимость. Именно поэтому на орбитальных станциях предусмотрены специальные тренажеры, призваны сгладить подобный эффект в случаях длительного пребывания в невесомости.
Аналогичные процессы происходят и в костях. В большинстве случаев после достижения определенного возраста костная масса у человека начинает постепенно снижаться, примерно на 1-2% в год. Но в космосе потеря массы идет в куда более быстром темпе: на 1-2% в месяц.
Таким образом, несмотря на экономию 0,007 секунды жизни, космонавты продолжают испытывать на себе признаки затяжного процесса старения. Ученые работают над исследованиями этих механизмов, заодно стремясь выявить способ их преодоления. Открытия в этой области способны не только улучшить условия космических полетов, снизив неблагоприятное влияние на организм человека, но и помочь сделать жизнь на Земле лучше.
