Czas nie wszędzie i nie w każdych warunkach płynie tak samo. Niemożliwe? A jednak! .:::::.
Im szybciej, tym wolniej
Zacznijmy od dylatacji. Im szybciej porusza się jakiś obiekt, tym wolniej biegnie dla niego czas. To zjawisko wiele razy było udowadniane eksperymentalnie. Kierowca mknący autostradą z prędkością 120 km/h przez 5 godzin bez przerwy, wysiadając ze swojego samochodu wcale nie będzie starszy o pięć godzin. Z powodu dylatacji czasu jego czas będzie płynął nieco wolniej, i kierowca będzie starszy o 5 godzin minus jedna dziesięciomiliardowa sekundy. Ten efekt jest oczywiście niezauważalny w życiu codziennym, ale dzieje się tak dlatego, że prędkości, z jakimi mamy do czynienia, są bardzo małe. Dla obiektów poruszających się z prędkością bliską prędkości światła (np. cząstek subatomowych), dylatacja czasu zasadniczo może wydłużać czas ich życia. Cząstka, która porusza się z prędkością 90 proc. prędkości światła przez 1 sekundę, zestarzeje się nie o jedną sekundę, tylko o trochę więcej niż 0,4 sekundy. Ale nie trzeba szybkiej cząstki, by efekt był możliwy do zmierzenia przez dokładny zegar atomowy. Ten dylatację czasu potrafi „wyczuć” u piechura. I teraz pojawia się problem. W jednym pokoju znajdują się dwa zegary atomowe. Jeden z nich postanawiamy przenieść do pokoju obok. Przenosząc, poruszamy go, a ruch oznacza „zwolnienie” czasu. Gdy zegar zostanie ustawiony w nowym miejscu, okaże się, że wskazuje inny czas niż ten, który nie był ruszany.
A to nie wszystkie pułapki, jakie fizyka zastawiła na tych, którzy chcą dokładnie mierzyć czas. Sekundy płyną wolniej, gdy przyciąganie grawitacyjne jest większe. Godzina na samym czubku Rysów (najwyższego szczytu Polski o wysokości 2499 m n.p.m. ) będzie o jedną stumiliardową część krótsza niż godzina na poziomie Morza Bałtyckiego. Czubek Rysów jest dalej od środka Ziemi niż plaża nad Bałtykiem, w Tatrach czas będzie więc płynął szybciej, bo grawitacja jest mniejsza. Zegary atomowe są już dzisiaj tak dokładne, że trzeba korygować dwa takie same urządzenia znajdujące się na wysokościach różniących się od siebie o zaledwie 10 cm! Na pokładzie satelitów systemu GPS trzeba je korygować z powodu ogromnej szybkości, z jaką te satelity się poruszają, jak i pola grawitacyjnego. Bez tych poprawek system globalnego pozycjonowania GPS nie mógłby działać.
Wyścig zegarmistrzów
Skoro konstruowanie coraz dokładniejszych zegarów nie ma praktycznego sensu, dlaczego trwa „wyścig zegarmistrzów”? Aby zbudować dokładniejszy, mniejszy czy dłużej pracujący zegar atomowy, trzeba ciągle rozwiązywać problemy czysto technologiczne. Na każdym kroku uczymy się fizyki, a ta nauka nigdy nie idzie na marne. Nieraz w historii nauki zdarzało się, że rozwiązania, które w jednej dziedzinie były tylko środkiem do osiągnięcia jakieś celu, w innej zostawały wykorzystane i przynosiły zyski (niekoniecznie finansowe). Więc wyścig zegarmistrzów na czas nigdy nie zostanie zatrzymany.
Gość Niedzielny 52/2007
«« |
« |
1
|
2
|
3
|
» | »»