Kimin saati yavaş? Zamanın göreliliği ve evrenin yaşı
"Zaman görecelidir", insanlık tarihindeki en derin düşüncelerden biridir. Bu sadece soyut bir kavram, hata ya da pratik anlamı olmayan matematiksel bir sanat eseri değildir. Tamamen aynı olan iki saatiniz varsa, onları aynı saate ayarlayın ve sonra iki saatin bambaşka bir yolculuğa çıkmasına izin verin.Tekrar karşılaştıklarında iki saatin zamanının farklı olduğunu göreceksiniz.
Şöyle diyebilirsiniz: "Bu gerçekten tuhaf ... Ama hangi saatin doğru zamanı var?" Cevap biraz korkunç: bu saatlerin hiçbiri sizin düşündüğünüz "dakik saat" değil. Aslında, sözde standart zaman (mutlak zaman) yoktur.Her nesnenin kendine ait bir zamanı vardır (içsel zaman) ve bu iki saatin kaydettiği şey, yalnızca kendi başına deneyimlenen zamandır. Kozmologlar genellikle evrenin yaşının
Milyar yıl. Öyleyse her nesnenin kendi zamanı olduğu için, her şeyi içeren evrenin kaç yaşında olduğu nasıl söylenebilir?
Basitçe söylemek gerekirse, her nesnenin kendi zamanı olmasına rağmen, neyse ki, farklı nesnelerin yaşadığı zaman farkı çok azdır. En büyük zaman farkı galaksinin merkezindeki ve kenarındaki madde arasında meydana gelir ve fark yalnızca birkaç milyonda birdir (haftada 1 ila 2 saniyelik bir zaman farkına eşittir). O zaman evrenin başlangıcından bu yana galaksinin merkezindeki madde, galaksinin kenarındaki 500.000 yıldan fazla olmayan maddeden daha az zaman yaşayacaktır. Evrenin yaşının en doğru tahmini 20 milyon yıllık bir hataya sahiptir (% 0.1 göreceli hata), bu nedenle yukarıda bahsedilen zaman farkı tamamen ihmal edilebilir.
Zaman farkı oluşturmanın iki yolu vardır: ikiz paradoksu ve yavaş yerçekimi saati. İkiz paradoks etkisi, sıradan geometri (Öklid uzayı) ile uzay-zaman geometrisi (Riemann uzayı) arasındaki farktan kaynaklanır. Sıradan geometride, iki nokta arasındaki en kısa mesafe düz bir çizgidir. Uzay-zaman geometrisindeki iki nokta arasındaki düz çizgi, en uzun zamana karşılık gelir. Statik tepki, uzay-zaman geometrisinde zaman yönündeki "düz bir çizgidir", bu nedenle, aynı zamanı gösteren iki saat, bir tanesini seyahat etmeye götürür ve geri döndüklerinde, zamanının durağan olanın gerisinde kaldığını görürler.
Saatin sabit bir hızda hareket ettiğini varsayarsak, geçirdiği zamanın ne kadar kısaldığını bilmek kolaydır. Bir spor saatinin geçirdiği zaman,
, Sabit bir saatin yaşadığı zaman t ise, aralarındaki ilişki
,onların arasında
Saat hareketinin hızı, c ışık hızıdır. İki katın oranı
Çok önemli bir miktardır. Saatin hızı sabit değilse, o zaman matematik kullanmamız gerekir:
, Ama bu en zahmetli olmayabilir.
Yavaş yerçekimi saatine enerji veya madde (çoğu durumda madde) zaman ve uzayı bükerek neden olur ve bir veya iki cümle ile açıklamak zordur. Einstein, madde veya enerji ile uzay-zaman arasındaki ilişkiyi tanımlayan Einstein alan denklemini ilk yazdığında, çözülebileceğini düşünmedi (anlamsız olan özel vakum durumu hariç). Schwarzschild, küresel nesneler etrafında uzay-zaman yapısını buldu.Çoğu gök cismi küresel olduğundan, Schwarzschild çözümü büyük önem taşıyor. Kara deliğin yerçekiminden hiçbir şeyin kaçamayacağı bir kara deliğin olay ufkuna, Schwarzschild'in mükemmel çalışması nedeniyle "Schwarzschild yarıçapı" denir.
Neyse ki, belirli bir durum için (kara delik gibi değil), iki nokta arasındaki zaman genişlemesini hesaplamak için, yalnızca yerçekimi merkezinden daha uzak olan noktadan yakın noktaya kadar olan noktanın hızını hesaplamanız ve sonra bu hızı ona koymanız gerekir. nın-nin
'Da yer çekimine bağlı olarak bu iki nokta arasındaki zaman farkı elde edilebilir. Dünya yüzeyi ile sonsuzluk arasındaki zaman farkını (yerçekimi göz ardı edilebilecek kadarıyla yerçekimi kuvveti) hesaplamak istiyorsanız, o zaman bu hız, derin uzaydan yüzeye düştüğündeki hız, yani dünyanın kaçış hızıdır.
Genel olarak, (yerçekimi alanında) ikiz paradoks etkisinin neden olduğu zaman genişlemesi, yerçekiminin neden olduğu zamandan daha azdır.Bir nesnenin hızı kaçış hızından daha büyükse, o zaman yerçekimi kısıtlamasından kaçabilir. Öyleyse hareket eden bir nesnenin (yerçekimi aralığında) zaman genişlemesini hesaplayın ve yerine koyun
Yerçekimi saati yavaşken (kaçış hızı) hız her zaman hızdan daha düşüktür. Bir yıldızın galaksinin merkezinde döndüğünü biliyorsanız, hızının galaksinin kaçış hızından daha düşük olduğundan emin olabilirsiniz.
Dünyanın 11,2 km / s'den büyük kaçış hızı için karşılık gelen
1'e çok yakın olan 1.0000000007'dir. Demek ki, yerçekiminin göz ardı edilebilmesi için yeryüzünden uzaktaki zaman, yeryüzündeki zamanla neredeyse aynıdır; uzak derin uzayda bir asır kadar kalsa bile, sadece fazladan 2 saniyedir. Devasa bir galaksinin merkezinden (Samanyolu gibi) kaçış hızı saniyede yaklaşık birkaç bin kilometredir;
Haftada birkaç saniyelik bir zaman farkı olan 1.00001'dir. Mesele şu ki, evrenin neresinde olursanız olun, çok fazla fark yok: zaman zamandır.
Elbette, kara deliğin yerçekimi tarafından hapsolmuş nesnelerin yanı sıra ışık hızına yakın hızda hareket eden nesneler de var. Neyse ki, gerçekten çok az sayıda nesne var. Işık hızında hareket edebilen tek şey ışığın kendisidir ve mikroskobik parçacıklar bazen ışık hızına çok yakın hareket ederler. Yani fotonlar geldiğinde hiç zaman yok En eski fotonlar da yeni doğan fotonlardır; onlar için evrenin yaşı bizim anladığımız şekliyle evrenin yaşından tamamen farklıdır. Hiç kimse evrendeki maddenin ne kadarının kara delik yerçekimi tarafından kalıcı olarak bağlı olduğunu bilmiyor, ancak genellikle bunların tüm maddenin sadece küçük bir kısmını açıkladıkları varsayılıyor.
Basitçe söylemek gerekirse, genellikle evrenin yaşının 13,8 milyar yıl olduğu söylenir, bu da evrendeki tüm maddelerin yaşını ifade eder ve tüm maddelerin yaşı hemen hemen aynıdır (görelilik etkisinden dolayı çok büyük bir fark yoktur).
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
