Relativita času – prečo čas netečie rovnako.
Niekedy sa hovorí, že čas je spravodlivý. Einstein by sa len pousmial.
V skutočnosti je čas poriadne „poddajný materiál“, ktorý sa natiahne alebo stiahne podľa toho, kde ste a ako rýchlo sa hýbete. A práve preto je možnosť, že dvaja ľudia môžu žiť „rovnaký“ život, no nie rovnako dlhý — úplne reálna.
Tento jav sa nazýva dilatácia času.
GPS ako najpraktickejší dôkaz
Začnime zľahka:
Bez relativity by GPS fungovalo zhruba tak presne ako predpoveď počasia z roku 1910. Družice na obežnej dráhe sa pohybujú vysokou rýchlosťou a zároveň sú ďalej od Zeme, kde je gravitácia slabšia. Obe tieto veci spôsobujú:
- Pohyb → čas sa spomaľuje.
- Slabšia gravitácia → čas sa zrýchľuje.
A výsledok?
Každá GPS družica „starne“ denne asi o 38 mikrosekúnd inak než ľudia na Zemi. To sa môže zdať málo, ale stačilo by pár dní ignorovať Einsteinove rovnice a navigácia by vás poslala zaparkovať do najbližšieho jazera.
Paradox dvojičiek: sci-fi, ktoré reálne funguje
Predstavte si dvojičky:
- Jeden ostane na Zemi.
- Druhý odletí rýchlosťou blízkou svetlu na kozmickej lodi.
Po návrate druhý zistí, že je mladší, hoci obaja prežili „rovnako dlhý“ výlet podľa vlastných hodiniek. Nie je to čarodejníctvo, ale čistá fyzika: rýchlosť mení prežívaný čas. A nie – cestovanie časom späť tým vyriešené nie je. Žiaľ (Našťastie?). Na priloženej animácií možno pozorovať ako sa ohne časopriestor v prípade vysokej rýchlosti alebo veľkej gravitácie a spôsobí rozdiel dvoch časov. (Autor: Olegivvit.)
Aj gravitácia ohýba čas
Einsteinova všeobecná teória relativity hovorí, že hmota zakrivuje časopriestor. A kde je časopriestor zakrivený, tam čas tečie inak.
- Pri silnom gravitačnom poli (napríklad blízko čiernej diery) ide čas extrémne pomaly.
- V slabom gravitačnom poli (ďalej od hmoty) plynie rýchlejšie.
Keby ste strávili pár hodín v bezpečnej vzdialenosti od čiernej diery a vrátili sa späť, Zem by bola možno o tisícky rokov staršia – no vy sotva o pár minút. Tak osamelý výlet asi nechcete.
Paradox dvojičiek – konkrétne čísla
Aj malé priblíženie sa k rýchlosti svetla robí s časom veľké veci.
Príklad: let rýchlosťou 0,8c.
Ak na Zemi prejde 10 rokov, astronaut zažije iba 6 rokov.
Rozdiel: 4 roky.
Príklad: extrémnych 0,99c.
Na Zemi prejde 10 rokov, astronautovi iba 1,4 roka.
Rozdiel: takmer 9 rokov.
Gravitačné spomalenie času – ukážka pri čiernej diere
Silná gravitácia tiež spomaľuje čas. A blízko čiernej diery je gravitácia extrémna.
Príklad: vo vzdialenosti 3× Schwarzschildov polomer.
To je relatívne „ďaleko“ od horizontu.
Ak vzdialený pozorovateľ vidí 1 rok, človek tam zažije 0,82 roka (asi 10 mesiacov).
Príklad: veľmi blízko – 1,1× Schwarzschildov polomer.
Tu už čas šalie.
Ak vzdialený pozorovateľ vidí 1 rok, miestny pozorovateľ zažije len 0,30 roka.
Čas tečie 3× pomalšie.
Čo to všetko znamená pre nás?
Žijeme v časopriestore, ktorý nie je pevný ako skala, ale pružný ako guma. Náš čas nie je univerzálny, ani absolútny. Je osobný. Relatívny. Odpozorovateľný. Každý z nás žije vo svojom „časovom prúde“ a niekedy sa prúdy mierne rozchádzajú. Einstein tým vlastne povedal jednoduchú (a prekvapivo poetickú) vec:
Máme spoločný vesmír, ale každý máme svoj čas.
A čo nabudúce?
Ponoríme sa do zakriveného časopriestoru, gravitačných studní a extrémov v blízkosti čiernych dier. Zistíte, prečo minúta pri horizonte udalostí trvá… no, podozrivo dlho.
Autor: Hvezdáreň v Partizánskom.