Тау бетінде уақыт неге сәл жылдамырақ өтеді

Күнделікті өмірде уақыт Жер шарының кез келген нүктесінде бірдей өтетіндей көрінеді. Адам теңіз жағасында тұрса да, биік таудың шыңында болса да сағаттар минуттар мен секундтарды бірдей көрсетеді. Алайда заманауи физика шындықтың әлдеқайда күрделі екенін дәлелдеді. Белгілі болғандай, уақыттың өту жылдамдығы тартылыс күшіне және бақылаушының кеңістіктегі орналасуына байланысты өзгереді. Бұл таңғажайып құбылыс алдымен теориялық түрде болжанып, кейін көптеген тәжірибелер арқылы расталды. Сондықтан үлкен биіктіктерде уақыт шынымен де теңіз деңгейімен салыстырғанда сәл жылдамырақ өтеді.

Уақыт туралы түсінік физиканың арқасында қалай өзгерді

Көптеген ғасырлар бойы ғалымдар уақытты абсолютті шама деп санады. Олардың пікірінше, ол адамның қай жерде тұрғанына қарамастан барлық жерде бірдей өтуі тиіс еді.

Жағдай XX ғасырдың басында салыстырмалылық теориясы пайда болғаннан кейін өзгерді. Бұл теорияның авторы Альберт Эйнштейн кеңістік пен уақыттың өзара тығыз байланысты екенін көрсетті. Оның қорытындыларына сәйкес уақыттың ағымы белгілі бір жағдайларға байланысты өзгеруі мүмкін.

Гравитация уақыттың өтуіне қалай әсер етеді

Жалпы салыстырмалылық теориясының ең қызықты салдарының бірі — гравитациялық уақыт баяулауы деп аталатын құбылыс. Тартылыс күші неғұрлым күшті болса, уақыт та соғұрлым баяу өтеді.

Жер бетінде бұл айырмашылық өте аз болғанымен, заманауи жоғары дәлдіктегі құрылғылар оны тіркей алады. Сондықтан физиктер мұндай әсердің тек ғарышта ғана емес, біздің планетада да бар екенін сенімді түрде айтады.

Бұл механизмді жақсырақ түсіну үшін бірнеше маңызды ерекшелікті қарастырған пайдалы.

• тартылыс күші күшейген сайын уақыттың өтуі аздап баяулайды;
• Жердің орталығынан алыстаған сайын гравитациялық әсер әлсірейді;
• үлкен биіктіктегі сағаттар теңіз деңгейіндегі құрылғыларға қарағанда сәл жылдамырақ жүреді;
• айырмашылық соншалықты аз болғандықтан оны арнайы құралдарсыз байқау мүмкін емес.

Бұл ерекшеліктер уақыттың тек сағат тілдерінің қозғалысына ғана емес, Ғаламның іргелі заңдарына да байланысты екенін көрсетеді.

Неліктен таулар ерекше орын болып саналады

Кез келген тау теңіз жағалауындағы аймақтармен салыстырғанда Жердің орталығынан алысырақ орналасады. Осыған байланысты ол жердегі гравитациялық әсер сәл әлсіз болады.

Әрине, бұл айырмашылық күнделікті өмірде байқалатындай үлкен емес. Тіпті өте биік шыңда тұрған адам ешқандай өзгерісті сезбейді. Дегенмен аса дәл атомдық сағаттар мұндай айырмашылықты тіркей алады.

Мысалы, екі бірдей құрылғының бірін тау шыңына, ал екіншісін теңіз деңгейіне орналастырса, белгілі бір уақыт өткен соң олардың көрсеткіштері арасында айырмашылық пайда болады.

Ғалымдар бұл әсерді қалай дәлелдеді

Салыстырмалылық теориясының көптеген болжамдары тәжірибелер арқылы тексерілді. Ол үшін уақытты ерекше дәлдікпен өлшей алатын сағаттар пайдаланылды.

Төмендегі зерттеулер кеңінен танымал.

1. Әртүрлі биіктіктерге орналастырылған атомдық сағаттармен жүргізілген тәжірибелер олардың көрсеткіштерінде аздаған айырмашылықтардың бар екенін көрсетті. Бұл нәтижелер физиктердің есептеулерімен толық сәйкес келді. Осылайша жалпы салыстырмалылық теориясының дұрыстығы тағы бір мәрте расталды.
2. Ұшақтарда жүргізілген зерттеулер ұшу кезіндегі және Жер бетіндегі сағаттардың жұмысын салыстыруға мүмкіндік берді. Тәжірибе аяқталғаннан кейін күтілген айырмашылықтар анықталды. Бұл мәліметтер қозғалыс жылдамдығының да, гравитацияның да уақытқа әсер ететінін көрсетті.
3. Қазіргі зертханалық өлшеулер бір ғимараттың әртүрлі қабаттарында орналасқан құрылғылар арасындағы айырмашылықты да анықтай алады. Мұндай сезімталдық бірнеше онжылдық бұрын мүмкін емес болып көрінген еді. Бүгінде мұндай тәжірибелер қалыпты ғылыми практикаға айналды.
4. Ғарыштық зерттеулер де теориялық есептеулердің дұрыстығын растады. Жер серіктерінен алынған мәліметтер заманауи физиканың болжамдарымен толық сәйкес келеді. Соның арқасында ғалымдар қосымша дәлелдерге ие болды.

Осындай тәжірибелер бұрын таңғажайып болжам болып көрінген идеяны толық дәлелденген ғылыми фактке айналдырды.

Бұл әсер тәжірибеде қайда қолданылады

Мұндай болмашы айырмашылықтардың практикалық маңызы жоқ сияқты көрінуі мүмкін. Алайда қазіргі технологиялар өте жоғары дәлдікті талап етеді.

Бұл әсер әсіресе келесі салаларда маңызды рөл атқарады.

• спутниктік навигация жүйелерінде;
• ғарыштық зерттеулерде;
• іргелі физика саласында;
• уақытты дәл өлшеу жүйелерінде.

Егер гравитацияның әсері ескерілмесе, навигациялық жүйелер біртіндеп қателіктер жинақтай бастар еді. Соның нәтижесінде координаттарды анықтау дәлдігі едәуір төмендер еді.

Таулар мен теңіз деңгейі арасындағы айырмашылық қаншалықты үлкен

Бұл құбылыс туралы алғаш естіген көптеген адамдар айырмашылықтың айтарлықтай екенін ойлайды. Шын мәнінде оның шамасы өте аз.

Тіпті бірнеше шақырым биіктікте де уақыттың жылдамдауы ұзақ мерзім ішінде секундтың өте кішкентай бөліктерімен ғана өлшенеді. Күнделікті өмір үшін мұның ешқандай практикалық мәні жоқ. Тауда болған адамның жасы көзге көрінерліктей баяу немесе жылдам өзгермейді.

Соған қарамастан мұндай құбылыстың болуы Ғалам құрылымының қаншалықты ерекше екенін көрсетеді.

Заманауи физиканың жаңалықтары бізді кейде үйреншікті құбылыстарға жаңаша қарауға мәжбүр етеді. Ұзақ уақыт бойы барлық жерде бірдей деп есептелген уақыт кеңістіктің ерекшеліктерімен тығыз байланысты болып шықты. Тіпті биіктіктегі аз ғана айырмашылықтың өзі оның өту жылдамдығына әсер ете алады, бірақ бұл әсер өте әлсіз болады. Осындай деректер қоршаған әлемнің алғашқы көзқараста көрінгеннен әлдеқайда күрделі әрі қызықты екенін еске салады.