Δύο ερωτήσεις για το χρόνο στα πλαίσια της σχετικότητας

Ερώτηση 1η

Το ένα δευτερόλεπτο ορίζεται ως ένας συγκεκριμένος αριθμός ταλαντώσεων ατόμων Καισίου σε κάποια συχνότητα συντονισμού των, και μετρείται από τα ατομικά ρολόγια. Αν ένα ατομικό ρολόι κινείται με πολύ μεγάλη ταχύτητα – συγκρινόμενη με την ταχύτητα του φωτός – ο ορισμός αυτός του δευτερολέπτου, θα μας εμφανιζόταν ως μια διαφορετική διάρκεια; Αν ναι δεν θα έπρεπε να προσθέσουμε στον ορισμό μας για το δευτερόλεπτο και ένα συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος και μήκος αφού ο κάθε τόπος επί της γης έχει και διαφορετική ταχύτητα κίνησης;

 

Απάντηση

Ένα δευτερόλεπτο χρόνου ορίζεται μόνο ως προς κάποιον παρατηρητή. Είτε το μετρήσουμε με ένα χρονόμετρο είτε με ένα ατομικό ρολόι Καισίου 133, αυτό που έχει σημασία είναι τα ρολόγια αυτά να βρίσκονται στα δικό μας αδρανειακό σύστημα παρατήρησης.

 

Αυτό που μετράμε είναι μια χρονική διάρκεια στο τοπικό μας σύστημα. Δεν υπάρχει παγκόσμιο αδρανειακό σύστημα αναφοράς, στο οποίο να μπορούμε να μετράμε ένα «απόλυτο» δευτερόλεπτο. Ο ορισμός λοιπόν του δευτερολέπτου που δίνουμε είναι για σύστημα αναφοράς στο οποίο το ρολόι (ότι και αν είναι αυτό) είναι ακίνητο.

 

Ερώτηση 2η

Ο χρόνος περνάει πιο γρήγορα ή πιο αργά κοντά σε μια μαύρη τρύπα;

 

Απάντηση

Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, ο χρόνος περνάει πιο αργά (όπως φαίνεται από εξωτερικό παρατηρητή) μέσα σε ένα βαρυτικό πεδίο. Όσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερη είναι και η διαστολή του χρόνου.

 

Αυτό έχει πιστοποιηθεί ακόμη και με γήινα πειράματα, κατόπιν ακριβών μετρήσεων στην κορυφή και στη βάση υψηλών κτιρίων. Επειδή η βαρύτητα εξασθενεί καθώς απομακρυνόμαστε από το κέντρο της Γης, οι ενδείξεις εξαιρετικά ακριβών ατομικών ρολογιών, τα οποία είναι συγχρονισμένα στο επίπεδο της θάλασσας, αποκλίνουν αν το ένα εξ αυτών μεταφερθεί στην κορυφή του υψηλού κτιρίου.

 

Η διαστολή του χρόνου κοντά σε μια μαύρη τρύπα, με το τεράστιο βαρυτικό πεδίο της, ενισχύεται ώσπου όταν φτάνουμε στον ορίζοντα γεγονότων της, εμφανίζεται ο χρόνος να σταματάει τελείως. Όταν η ύλη πέφτει μέσα σε μια μαύρη τρύπα εμφανίζεται να εκπέμπει όλο και πιο ερυθρό και πιο αμυδρό φως, αλλά ποτέ δεν θα τη δούμε να έχει πέσει τελείως μέσα στη μαύρη τρύπα.