Как большинство из Вас уже знает, у времени и относительности есть уникальная связь между ними. Было время в истории, когда едва ли кто-то от широкой публики понял специальную теорию Эйнштейна относительности, сформулированной в 1905. Первоначально только некоторые математики и физики могли расшифровать его уравнения и понять понятие расширения времени в движущемся теле.
Расширение времени означает, что часы, перемещающиеся относительно наблюдателя, будут измерены, чтобы тикать медленнее, чем часы, которые находятся в покое в собственной системе взглядов наблюдателя.В течение нескольких лет больше ученых и больше людей от широкой аудитории начали понимать и ценить значение его результата. Расширение времени, двойной эксперимент парадокса, мультфильмы часов и так далее стали разговором о дне!В 1915 Эйнштейн придумал общую теорию относительности, которая озадачила академиков и неспециалистов еще больше.
Только горстка математиков и физиков в то время могли переварить его понятие объяснения силы тяжести, объединив пространство и время в математическую ткань, используя исчисление тензора. В более поздних годах люди начали замечать и измерять эффект полей тяготения на течении времени.
В современном мире они хорошо установлены, и время проверило теории, которые даже получают случайные упоминания в популярных научно-фантастических комиксах и научно-фантастических фильмах.Опасности подняться на лестницуВ прошлом году статья в норвежском Titan.uio.no сосредоточилась на этой части Общей теории относительности. Это относится к ускорению течения времени (т.е. время, бегая быстрее) должный измениться в поле тяготения, когда Вы поднимаетесь гора или поднимаетесь по лестнице!
Технически это происходит из-за изменения в искривлении пространства-времени, когда Вы двигаетесь дальше от центра Земли. Это похвально, что Норвегия – одна из очень немногих стран, где они пытаются включать аспекты общей теории относительности в учебных планах для учебных учеников школы и студентов колледжа.
Простое резюме вышеупомянутого результата: если бы кто-то проводит десятилетия их жизни последовательно на некоторых очень высоких вершинах горы (как Гималаи), можно было бы стареть быстрее на некоторые сотни микросекунд; точное количество в зависимости от определенной высоты и соответствующие проведенные времена (приблизительно 100 микросекунд в десятилетие в на 3 000 метров выше). Точность микросекунд заказа по промежутку продолжительностью в десятилетие – что-то, что является достижимым использующим современным Цезием атомные часы. Следовательно это – реалистично измеримый диапазон в сегодняшние времена, если Вы прививаете часы каждый на саммите и базе на горе.
Льготы того, чтобы быть лыжникомОднако со специальной релятивистской стороны есть интересный встречный эффект, если Вы – норвежец. Слепое предположение, что все норвежцы катаются на лыжах много плюс управляемый, много не слишком далеко от действительности!
Для верхнего края лыжный профессионал, принимая типичные скорости приблизительно 100 км/час и продолжительность одной гонки приблизительно 2 минут, каждый извлекает пользу о половине пикосекунды. Принимая активную лыжную карьеру, охватывающую десятилетие (приблизительно 1 000 гонок), человек старел бы меньший приблизительно на половину наносекунды.Для развлекательного лыжника/бегуна десятилетия управления и лыжного обучения привели бы к получению нескольких наносекунд по продолжительности жизни среднего норвежца (предполагающий, что средняя развлекательная лыжная/бегущая скорость 12 км/час, получая наносекунду потребует приблизительно 5 000 часов обучения, которое легко достижимо в средней целой жизни скандинавского человека).Измерение времени точности наносекунды за десятилетия могло бы походить на невозможный подвиг на уровне обычной разработки, с которой мы знакомы.
Однако уровень изощренности, которая существует сегодня на передовом рубеже разработки и инструментовки, довольно замечателен.Последний пример – эксперимент LIGO, который получил Нобелевскую премию для физики в этом году. Экспериментальный набор – технологическое чудо, способное к обнаружению ряби в пространстве-времени, которая вызывает изменения заказа десятитысячных размер атомного ядра.
Кроме того, наблюдение, которое забрало Нобеля, было событием столкновения, которое произошло 1,3 миллиарда лет назад между двумя черными дырами с массами каждый приблизительно из в 30 раз больше чем это нашего солнца. Это измерение сам по себе показывает стандарты уровней точности и точности в современной научной инструментовке. Это относится к последним атомным часам также.
Измерение времени стало легчеБолее подходящий для этого обсуждения появление оптических часов решетки, у которых есть точность приблизительно одной секунды за 13,8 миллиардов лет (т.е. возраст вселенной), или эквивалентно, приблизительно наносекунда в десятилетие.Очевидно, измерение изменения времени масштаба наносекунды, следующего из многих лет или десятилетий быстродействующего лыжного спорта или бега на длинные дистанции, не безнадежно вне досягаемости современной технологии.
Близнецы астронавта больше не тот же самый возрастКроме того, это основное понятие было проверено, используя двойных братьев астронавта в прошлом году. Один из близнецов, Скотта Келли, астронавта НАСА, провел 340 дней на борту Международной космической станции, в то время как его брат-близнец Марк Келли наслаждался его жизнью на земле (т.е. планета Земля).
Международная космическая станция составляет приблизительно 400 км от поверхности Земли, и следовательно астронавт будет стареть быстрее приблизительно 1,1 миллисекундами в этот период из-за пространственно-временного эффекта искривления (как обсуждено в случае гор).Однако, астронавт мчался на уровне приблизительно 28 000 км/час вокруг Земли в этот период (более быстрая версия лыжного спорта). Это приводит к встречному эффекту, который оценивает что астронавт на шаттле в возрасте медленнее приблизительно 9,6 миллисекундами из-за этой высокой скорости.Результирующий эффект состоит в том, что астронавт в возрасте медленнее (или получил немного времени!) приблизительно 8,5 миллисекундами в этот период, который является серьезным основанием праздновать!
Оказывается, что в низких околоземных орбитах специальное релятивистское замедление господствует над гравитационным ускорением – эти два эффекта становятся примерно равными, когда орбитальный радиус космического корабля – 1.5 раза радиус Земли. Любой астронавт, движущийся по кругу в большем радиусе, на самом деле старел бы быстрее, чем их коллеги на Земле. Подобное вычисление было сделано для частых воздушных путешественников.
Реалистично, конечно, есть намного более серьезные эффекты рассмотреть, как увеличенное радиоактивное облучение, проблемы невесомости, изменения биоритма и диетические проблемы на борту шаттлов, и следовательно это не просто часы, которые имеют значение для здоровья & полного благополучия человека!!!Но с регулярным лыжным спортом и управлением (на низких высотах только!), Вы, конечно, замедляете старение (и мудрый фитнесом и релятивистским образом говорящий!) без всех этих вредных воздействий от пространства!
Как они говорят, каждое маленькое количество!Об авторах
Асвин Сехэр – астрофизик, базирующийся в CEED, UiO и Amol Patwardhan – высокий энергетический физик, базирующийся в Висконсинском университете, Мадисон, США. Сехэр признает проект (235058/F20) кратера Clock, базирующийся в CEED (через проект номер 223272 схемы Centres of Excellence (CEED), финансируемый Научным советом Норвегии) и USIT UNINETT Sigma2 вычислительное распределение ресурсов через Notur.