ايتنا - آیا گرانش روند پیر شدن را کندتر می‌کند؟

بیش از یک قرن پیش، نظریه نسبیت عام انیشتین درک بشر از جهان را تغییر داد و از آن زمان تاکنون، دانشمندان دریافته‌اند که حرکت پیوسته زمان ثابت و یکنواخت نیست. از جمله پیامدهای غم‌انگیز نسبیت عام این است که زمان در بالای هر بلندی (حتی پله)، سریعتر از قسمت پایینی آن می‌گذرد.

به گزارش ایتنا و به نقل از livescience، این پدیده ذهنی به‌این دلیل اتفاق می‌افتد که هرچه یک جسم به زمین نزدیک‌تر باشد، تأثیر گرانش قوی‌تر است و از آنجایی که نسبیت عام گرانش را به‌عنوان تاب برداشتن فضا و زمان توصیف می‌کند، خود زمان در ارتفاعات بالاتر و فواصل بیشتر از زمین که گرانش تأثیر کمتری دارد، کندتر حرکت می‌کند.

بنابراین، اگر زمان با جاذبه پیوند داشته باشد، آیا این بدان معناست که افراد بالای کوه‌ها سریع‌تر از افرادی که در سطح دریا هستند پیر می‌شوند؟ آیا افزایش گرانش باعث کندی پیری افراد می‌شود؟

جیمز چین ون چو (فیزیکدان مؤسسه ملی استانداردها و فناوری در ایالات متحده) می‌گوید: «برای همه اجرام دورتر از یک میدان گرانشی مانند زمین، زمان در واقع کندتر می‌گذرد.

این بدان معناست که افرادی که در ارتفاعات زندگی می‌کنند، نسبت به افرادی که در سطح دریا زندگی می‌کنند، کمی سریعتر پیر می‌شوند».

چو می‌گوید: «جاذبه باعث می‌شود به‌طور نسبی، آهسته‌تر پیر شویم. ما در مقایسه با کسی که نزدیک هیچ جسم چگالی نیست، به میزان بسیار کمی کندتر پیر می‌شویم. در واقع برای آن فرد، کل جهان اطراف ما، تحت تأثیر گرانش به‌طور کندتری تکامل می‌یابد».

گفتنی است تفاوت‌ها جزئی اما قابل اندازه گیری هستند. اگر بخواهید به مدت ۳۰ سال در قله اورست - که ۸۸۴۸ متر بالاتر از سطح دریا است - بنشینید، در مقایسه با حالتی که همان ۳۰ سال را در سطح دریا سپری کرده باشید، ۰٫۹۱ میلی ثانیه پیرتر خواهید بود.

به‌طور مشابه، اگر دوقلوهایی که در سطح دریا زندگی می‌کنند به مدت ۳۰ سال از هم جدا شوند، و یکی از آنها به بلندای ۱۶۰۰ متر از سطح زمین منتقل شود و دیگری همانجا در سطح دریا بماند، فردی که در ارتفاع زندگی کرده، ۰٫۱۷ میلی‌ثانیه از برادر یا خواهرش بزرگ‌تر خواهد بود.

محققان در یک آزمایش خیره‌کننده، از یکی از دقیق‌ترین ساعت‌های اتمی در جهان استفاده کردند تا نشان دهند که زمان حتی در فاصله ۰٫۲ میلیمتر بالاتر از سطح زمین هم سریعتر حرکت می‌کند.

توبیاس بوثول (یک فیزیکدان و یکی از نویسندگان مقاله‌ای که در سال ۲۰۲۲ در ژورنال نیچر منتشر شد و این آزمایش را توصیف می‌کند)، می‌گوید: «اینها فقط محاسبات نیستند. ما شاهد تغییر تیک تاک یک ساعت در فاصله‌ای تقریباً به اندازه عرض یک موی انسان بوده‌ایم».

نکته کلیدی برای پی بردن به اینکه چرا اجسام عظیم گذر زمان را منحرف می‌کنند این است که «فضا-زمان» یک تابلوفرش چهاربعدی است که از سه مختصات فضایی (بالا/پایین، راست/چپ و جلو/پشت) و مختصات زمانی (گذشته/آینده) بافته شده است.

در مدل نسبیتی، گرانش چیزی است که هر جسمی با جرم خود آن تابلو فرش را منحرف می‌کند و در فضا و زمان سبب بروز یک خمیدگی می‌گردد.

اندرو نورتون (استاد اخترفیزیک دانشگاه اوپن بریتانیا)، می‌گوید: «هر چیزی که جرم داشته باشد بر فضا-زمان تأثیر می‌گذارد. در مجاورت جسمی که جرم دارد، فضا-زمان منحرف می‌شود و در نتیجه خم شدن فضا و انبساط زمان در پی خواهد بود».

نورتون می‌افزاید: «این اثر واقعی و قابل اندازه‌گیری است، اما در موقعیت‌های روزانه ناچیز است».

با این حال، وقتی صحبت از موقعیت‌های غیر روزمره می‌شود، این پدیده – که با نام «اتساع زمان گرانشی» نیز شناخته می‌شود – می‌تواند اثرات شگفت‌انگیزی به‌دنبال داشته باشد.

بنابر گفته‌های نورتون، ماهواره‌های جی‌پی‌اس که در بلندای ۲۰۱۸۶ کیلومتری از زمین دور این کره می‌چرخند، باید برای این واقعیت تنظیم شوند که در طول ۲۴ ساعت، ساعت‌های آنها ۴۵٫۷ میکروثانیه سریع‌تر از ساعت‌های روی زمین کار می‌کند.

چو می‌گوید: «مهم‌ترین اثر نسبیت در گذر زمان احتمالاً دقت جی‌پی‌اس است. از آنجایی که ماهواره‌های جی‌پی‌اس با سرعت زیاد و در ارتفاعات دور از زمین حرکت می‌کنند، باید اثرات نسبیتی ناشی از سرعت و گرانش را به دقت لحاظ کنیم تا بتوانیم موقعیت خود را در کره زمین با دقت بالا پیدا کنیم».

حال واضح است که گرانش باعث می‌شود پیری ما کندتر شود. البته این اختلاف فقط چند میلی ثانیه است و زندگی در سطح دریا نمی‌تواند یک راهبرد جالب برای ضد پیری باشد. اما زمان هم گرانبها و هم زودگذر است؛ به‌ویژه در حالتی که نسبت به یک شیء جرم‌دار فاصله داشته باشیم.