Час еластичний: чому на вершині гори час йде швидше, ніж на пляжі?

Час еластичний: чому на вершині гори час йде швидше, ніж на пляжі?

Гравітація, як ми знаємо сьогодні, має здатність викривляти простір і час. Як стверджував Ейнштейн в Загальній теорії відносності, час, у міру наближення до Землі, йде повільніше. Це відбувається через те, що гравітація великої маси, наприклад, такий як наша планета, викривляє простір і час навколо неї.

Цей ефект називається «Ефектом уповільнення часу» і він проявляється навіть на малих рівнях. Проте за межами фізичних законів ми сприймаємо час інакше, точніше, спотворено. Так, якщо помістити один годинник на вершині гори, а інші залишити на пляжі, то врешті-решт ви побачите, що усі годинники показують різний час.

Учені уперше спостерігали ефект уповільнення часу в космічному масштабі, коли зірка проходила поряд з чорною дірою. Потім той же ефект був зафіксований в менших масштабах - дослідники використали пару надзвичайно точних атомних годинникових механізмів, причому один годинник був розташований на 33 сантиметри вище, ніж інші.

Результати показали, що час знову сповільнився на годиннику, розташованому ближче до Землі.

  • Атомний годинник - прилад для виміру часу. Як періодичний процес використовуються власні коливання, пов'язані з процесами, що відбуваються на рівні атомів або молекул.

Ефект уповільнення часу

Уповільнення часу сходить до Спеціальної теорії відносності (СТО) Ейнштейна, згідно якої рух в просторі насправді створює зміни в плині часу. Чим швидше ви рухаєтеся через три виміри, які визначають фізичний простір, тим повільніше ви рухаєтеся через четвертий вимір - час, принаймні, відносно іншого об'єкту. Так, годинник в русі цокатиме повільніше, ніж годинник на землі. Якщо рухатися зі швидкістю, близькою до швидкості світла, ефект буде набагато більше вираженим.


Важливо розуміти, що уповільнення часу - це не уявний експеримент або гіпотетична концепція, а реальність. Це довели експерименти Хафеле-Китинга, проведені в 1971 році, коли на літаках, що летять в протилежних напрямах, були встановлені два атомних вартових механізму. Відносний рух насправді зробив вимірну дію і створив різницю в часі між двома годинами. Це також було підтверджено в інших фізичних експериментах.

Але є ще одна примітна деталь: уповільнення часу в результаті гравітаційних ефектів. Можливо, ви бачили фільм Крістофера Нолана «Интерстеллар», де близькість чорної діри примушує час на іншій планеті надзвичайно сповільнюватися (одну годину на цій планеті дорівнює семи земним рокам). Ця форма уповільнення часу також реальна. Уся справа в Загальній теорії відносності Ейнштейна, про що написано на початку статті - гравітація може викривляти простір-час, а отже, і сам час. Тобто абсолютного часу не існує.

  • Чим ближче годинник до джерела гравітації, тим повільніше проходить час; чим далі годинник від джерела гравітації, тим швидше йтиме час.

Виходить, для усіх годинників у світі і для кожного з нас час тече трохи по-різному. Але навіть якщо час тече зі швидкостями, що постійно міняються, по усьому Всесвіту, час все одно тече в якомусь об'єктивному сенсі, вірно? Чи ні?

Фізика без часу

У своїй книзі «Порядок часу» італійський фізик-теоретик Карло Ровелли припустив, що наше сприйняття часу — наше відчуття, що час вічно тече вперед — може бути вкрай суб'єктивною проекцією. Врешті-решт, коли ви дивитеся на реальність в найменшому масштабі (використовуючи рівняння квантової гравітації, наприклад), час зникає.

Отже, чому ми сприймаємо час як рух вперед? Ровелли відмічає, що, хоча час зникає в надзвичайно малих масштабах, ми спостерігаємо ентропію: порядок перетворюється на безлад; яйце розбивається і стає яєчнею. Ровелли пише, що ключові аспекти часу описані в другому законі термодинаміки, який свідчить, що тепло завжди переходить від гарячого до холодного, як вулиця з одностороннім рухом. Наприклад, кубик льоду тане в чашці гарячого чаю, а не навпаки. Ровелли припускає, що подібний феномен може пояснити, чому ми здатні сприймати тільки минуле, а не майбутнє.

«Кожного разу, коли майбутнє безперечно відрізняється від минулого, виникає щось подібне до тепла«, — писав Ровелли в статті для Financial Times.

  • Термодинаміка простежує напрям часу до чогось, що називається «низькою ентропією минулого», все ще загадковому явищу, про яке бушують дискусії«. »Зростання ентропії орієнтує час і допускає існування слідів минулого, а вони допускають можливість спогадів, які скріплюють наше почуття ідентичності. Я підозрюю, що те, що ми називаємо «плином» часу, слід розуміти, вивчаючи структуру нашого мозку, а не вивчаючи фізику: еволюція перетворила наш мозок на машину, яка живиться пам'яттю, щоб передбачати майбутнє. Ось до чого ми прислухаємося, коли прислухаємося до плину часу. Таким чином, розуміння «плину» часу може мати більше відношення до нейробиологии, чим до фундаментальної фізики. Пошук пояснення відчуття потоку у фізиці може виявитися помилкою.

Ученим ще багато що належить дізнатися про те, як ми сприймаємо час і чому воно діє по-різному залежно від масштабу. Але безперечне те, що за межами фізики наше індивідуальне сприйняття часу також дивовижне еластично.


Дивна суб'єктивність часу

На вершині гори час рухається інакше, ніж на пляжі. Але щоб випробувати спотворення сприйняття часу, не треба вирушати в гори або на морі. Так, в моменти сильного страху мозок виділяє велику кількість адреналіну, який прискорює внутрішній годинник, примушуючи сприймати зовнішній світ як що рухається дуже повільно.

Ще одне поширене спотворення виникає, коли ми фокусуємо свою увагу певним чином. Як відмічає Аарон Сакетт, ад'юнкт-професор маркетингу в Університеті Сент-Томаса в інтерв'ю Gizmodo, якщо ви думаєте про те, як нині проходить час, найголовнішим чинником, що впливає на ваше сприйняття часу, є увага.

Коли ви відволікаєтеся від плину часу — можливо, від чогось цікавого, що відбувається поблизу, ви з більшою вірогідністю втрачаєте відлік часу. Створюється стійке відчуття, що воно вислизає швидше, чим раніше. Відома приказка свідчить: «Час летить, коли тобі весело», але реальність більше схожа на якийсь час летить, коли ти думаєш про інші речі«.

У свою чергу Ровелли вважає, що те, що ми називаємо часом - це багата, стратифікована концепція, що має безліч шарів. Деякі шари часу застосовні тільки в обмежених масштабах в обмежених областях, але це не робить їх ілюзіями.Ілюзією є уявлення про те, що час тече з абсолютною швидкістю. Річка часу може текти вічно вперед, але вона рухається з різною швидкістю, між людьми і навіть усередині вашого власного розуму.