هل الجاذبية تجعلك تتقدم في العمر بشكل أبطأ؟
لقد قلبت نظرية النسبية العامة لأينشتاين فهم البشرية للكون قبل أكثر من قرن مضى ، ومنذ ذلك الحين ، اكتشف العلماء أن مسيرة الزمن الثابتة ليست ثابتة على الإطلاق. من بين الآثار المؤلمة النسبية العامة هو أن الوقت يمر بسرعة أكبر في الجزء العلوي من كل درج في العالم مما هو عليه في الجزء السفلي.
تحدث ظاهرة الانحناء الذهني هذه لأنه كلما اقترب الجسم من الأرض ، كانت تأثيرات الجاذبية أقوى. ونظرًا لأن النسبية العامة تصف الجاذبية بأنها انحراف في المكان والزمان ، فإن الوقت نفسه ينتقل ببطء أكبر على ارتفاعات أعلى ومسافات أكبر من الأرض ، حيث يكون للجاذبية تأثير أقل.
لذا ، إذا كان الوقت مرتبطًا الجاذبية، هل هذا يعني أن الناس على قمم الجبال يشيخون أسرع من الناس على مستوى سطح البحر؟ هل زيادة الجاذبية تجعل الناس يتقدمون في العمر بشكل أبطأ؟
في الواقع ، بالنسبة لجميع الأجسام البعيدة عن مجال الجاذبية ، مثل أرضالوقت يتحرك ببطء أكثر ، جيمس تشين وين تشو (يفتح في علامة تبويب جديدة)قال عالم فيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في بولدر ، كولورادو ، لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني. وهذا يعني أن الأشخاص الذين يعيشون على ارتفاعات عالية يشيخون أسرع قليلاً من أولئك الذين يتدفقون عبر الزمكان عند مستوى سطح البحر.
قال تشو: “الجاذبية تجعلنا نتقدم في العمر ، بشكل نسبي”. “بالمقارنة مع شخص ليس بالقرب من أي جسم ضخم ، فنحن نتقدم في العمر ببطء أكبر بمقدار ضئيل للغاية. في الواقع ، بالنسبة لهذا الشخص ، يتطور العالم من حولنا بشكل أبطأ تحت تأثير الجاذبية.”
متعلق ب: ما هو شكل الكون؟
الاختلافات طفيفة ولكنها قابلة للقياس. إذا كنت ستجلس في ذروة جبل ايفرست – التي ترتفع 29000 قدم (8848 مترًا) فوق مستوى سطح البحر – لمدة 30 عامًا ، ستكون أكبر بمقدار 0.91 مللي ثانية مما لو كنت قد أمضيت تلك الثلاثين عامًا نفسها على مستوى سطح البحر ، وفقًا لـ NIST (يفتح في علامة تبويب جديدة). وبالمثل ، إذا كان التوائم الذين يعيشون في مستوى سطح البحر ينفصلون عن بعضهم البعض لمدة 30 عامًا ، مع انتقال أحدهما إلى ارتفاع ميل (1600 متر) في بولدر ، كولورادو ، والآخر يبقى في مكانه ، فإن التوأم المرتفع سيكون أكبر بمقدار 0.17 مللي ثانية من توأمهما. عندما لم شملهم.
في تجربة ملفتة للنظر، استخدم باحثو المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) واحدة من أكثر الساعات الذرية دقة في العالم لإثبات أن الوقت يعمل بشكل أسرع حتى على ارتفاع 0.008 بوصة (0.2 ملليمتر) فوق سطح الأرض.
قال “هذه ليست مجرد حسابات” توبياس بوثويل (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم فيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ومؤلف مشارك لورقة بحثية نشرت عام 2022 في المجلة طبيعة سجية (يفتح في علامة تبويب جديدة) وصف التجربة. قال لـ Live Science: “لقد رأينا التغيير في دقات الساعة على مسافة تقارب عرض شعرة الإنسان”.
المفتاح لفهم سبب تشوه الأجسام الضخمة بمرور الوقت هو إدراك أن “وقت فراغ“عبارة عن نسيج رباعي الأبعاد منسوج من ثلاثة إحداثيات فضائية (أعلى / أسفل ، يمين / يسار ، للأمام / للخلف) وإحداثيات لمرة واحدة (الماضي / المستقبل). الجاذبية ، في النموذج النسبي ، هي ما نسميه عند أي كائن مع التشوهات الجماعية لهذا النسيج ، وتقويس المكان والزمان كواحد.
“أي شيء يمتلك كتلة يؤثر على الزمكان ،” أندرو نورتون (يفتح في علامة تبويب جديدة)، أستاذ الفيزياء الفلكية في الجامعة المفتوحة في المملكة المتحدة ، أخبر Live Science في رسالة بريد إلكتروني. بالقرب من جسم ذي كتلة ، “الزمكان مشوه ، مما يؤدي إلى انحناء الفضاء وتمدد الوقت.
قال نورتون: “التأثير حقيقي وقابل للقياس ولكنه ضئيل في مواقف الحياة اليومية”.
عندما يتعلق الأمر بالمواقف غير اليومية ، فإن هذه الظاهرة – المعروفة أيضًا باسم الجاذبية تمدد الزمن – يمكن أن تصبح فوضوية. وفقًا لـ Norton ، تحتاج الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التي تدور حول العالم على ارتفاع 12،544 ميلاً (20،186 كيلومترًا) إلى تعديل حقيقة أن ساعاتها تعمل 45.7 ميكروثانية أسرع من الساعات الموجودة هنا ، على مدار 24 ساعة.
قال تشو: “إن التأثير الأكثر إلحاحًا للنسبية على مرور الوقت هو على الأرجح دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)”. “لأنهم [GPS satellites] تتحرك بسرعات عالية وعالية بعيدًا عن الأرض ، يجب مراعاة التأثيرات النسبية للسرعة والجاذبية بعناية حتى نتمكن من استنتاج موقعنا على الكرة الأرضية بدقة عالية “.
بالقرب من المنزل ، من الواضح أن الجاذبية تجعلنا نتقدم في العمر بشكل أبطأ. بالتأكيد ، عادة ما يستغرق الأمر أجزاء من الألف من الثانية فقط ، كما أن الارتعاش عند مستوى سطح البحر ليس استراتيجية قابلة للتطبيق لمكافحة الشيخوخة. لكن الوقت ثمين وعابر ، خاصة عندما يكون بعيدًا عن أي أشياء ذات كتلة.
