Одной из самых интересных тем в области науки является понятие общей теории относительности. Вы знаете, эта идея, что странные вещи случаются, когда вы приближаетесь к скорости света. Есть странные изменения в длине вещей, причудливое смещение длин волн. И самое удивительное, что существует концепция расширения: как вы можете буквально испытывать больше или меньше времени, основываясь на том, как быстро вы путешествуете по сравнению с кем-то еще.
И даже страннее, чем это? Как мы видели в фильме «Интерстеллар», просто проводить время возле очень массивного объекта, такого как черная дыра, может вызвать те же самые релятивистские эффекты. Потому что масса и ускорение - это одно и то же?
Честно говоря, этого достаточно, чтобы вызвать сильную головную боль.
Но только потому, что я нахожу концепцию сбивающей с толку, я все равно буду продолжать отрываться, пытаясь понять больше об этом и помочь вам обернуть свой мозг вокруг этого. Для моей же пользы, для вашей пользы, но в основном для моей пользы.
В истории физики есть отличный анекдот - вероятно, это не то, что произошло на самом деле, но я все еще люблю его.
Одним из самых известных астрономов 20-го века был сэр Артур Эддингтон, которого сыграл лихой Дэвид Теннант в фильме 2008 года «Эйнштейн и Эддингтон». Который, вы действительно должны увидеть, если вы еще этого не сделали.
Так или иначе, Доктор Кто, я имею в виду Эддингтона, разработал, как звезды генерируют энергию (посредством слияния), и лично подтвердил, что предсказания Эйнштейна об общей теории относительности были правильными, когда он наблюдал полное солнечное затмение в 1919 году.
Очевидно, во время лекции сэра Артура Эддингтона кто-то спросил: «Профессор Эддингтон, вы, должно быть, один из трех человек в мире, кто понимает общую теорию относительности». На мгновение он сделал паузу, а затем сказал: «Да, но я пытаюсь понять, кто третий».
Это определенно не я, но я знаю кого-то, кто имеет дело с общей теорией относительности, и это доктор Брайан Коберлейн, профессор астрофизики в Рочестерском технологическом институте. Он постоянно освещает эту тему в своем блоге «Одна вселенная за раз», который вы должны полностью посетить и прочитать на briankoberlein.com.
Фактически, просто для того, чтобы продемонстрировать, как это работает, Брайан удобно выдвинул свой офис RIT почти со скоростью света, и прямо сейчас идет к нам.
Доктор Брайан Коберлейн:
Привет, Фрейзер, спасибо, что принял меня. Если вы можете повесить на одну секунду, я просто должен помедленнее.
Фрейзер Каин:
Что только что произошло там? Почему вы все замедлились?
Брайан:
На самом деле это интересный эффект, известный как замедление времени. Одна из особенностей света заключается в том, что независимо от того, в какой системе координат вы находитесь, независимо от того, как вы движетесь по Вселенной, вы всегда будете измерять скорость света в вакууме, чтобы она была одинаковой. Около 300 000 километров в секунду.
И чтобы сделать это, если вы движетесь относительно меня, или если я двигаюсь по отношению к вам, наши ссылки на время и пространство должны измениться, чтобы поддерживать постоянную скорость света. По мере того, как я удаляюсь от вас быстрее, мое время, согласно вам, должно замедляться. С другой стороны, ваше время будет замедляться по отношению ко мне.
И этот эффект замедления времени необходим для поддержания постоянной скорости света.
Фрейзер:
Это происходит только во время переезда?
Брайан:
Время замедляется не только из-за относительного движения, но и из-за силы тяжести. Теория относительности Эйнштейна говорит, что гравитация - это свойство искривления пространства и времени. Поэтому, когда у вас есть масса, подобная Земле, она фактически деформирует пространство и время.
Если вы стоите на Земле, ваше время движется немного медленнее, чем кто-либо в космосе, из-за разницы в гравитации.
Теперь для Земли это не так уж важно, но для чего-то вроде черной дыры это может иметь большое значение. По мере того, как вы приближаетесь к черной дыре, ваше время будет замедляться все больше и больше.
Фрейзер:
Что бы это значило для космических путешествий?
Брайан:
Во многих случаях в научной фантастике вы увидите идею о том, что ракета движется очень близко к скорости света и использует замедление времени для перемещения к далеким звездам.
Но вы могли бы сделать то же самое с гравитацией. Если бы у вас была черная дыра, которая выходила на другую звезду или другую галактику, вы могли бы фактически взять свой космический корабль и вывести его на орбиту очень близко к черной дыре. И ваше время, казалось бы, замедляется. Пока вы вращаетесь вокруг черной дыры, черной дыре потребуется время, чтобы добраться до другой звезды или другой галактики, и для вас это будет казаться действительно быстрым.
Так что это еще один способ использовать замедление времени, чтобы путешествовать к звездам, по крайней мере, в научной фантастике.
Фрейзер:
Хорошо, Брайан, у меня к тебе последний вопрос. Если вы становитесь более массивными по мере приближения к скорости света, можете ли вы получить такую массу, чтобы превратиться в черную дыру? Я хотел бы, чтобы вы ответили на этот вопрос в виде поста в блоге на briankoberlein.com и в посте Google+, на который мы будем ссылаться прямо здесь.
Брайан:
Спасибо, Фрейзер, у меня есть этот ответ на моем сайте.
Мы снова посетили загадочную область замедления времени и вернулись относительно невредимыми. Это не значит, что я понимаю это лучше, но я надеюсь, что вы все равно понимаете. Еще раз большое спасибо доктору Коберлейну за то, что он уделил несколько минут своему релятивистскому путешествию, чтобы ответить на наши вопросы. Обязательно зайдите в его блог и прочитайте его ответ на мой вопрос.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 6:57 - 3,0 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
Подкаст (видео): Скачать (Продолжительность: 6:59 - 115,5 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
