Уповільнення часу: щось дивне відбувається зі світлом, яке подорожує Всесвітом

Про це пише Live Science.

Світло галактики Вертушка

Джарред Робертс проводив спостереження за галактикою Вертушка, в якій міститься приблизно трильйон зірок, розташованою на відстані 25 млн світлових років від нас. На її прикладі астрофізик пояснює, що відбувається зі світлом, яке долає величезні відстані у Всесвіті, перш ніж досягне Землі.

Світло від галактики Вертушки подорожувало до Землі 25 мільйонів років зі швидкістю світла (300 000 км/с) і подолало приблизно 240 квінтильйонів кілометрів. Можна подумати, що світло під час такого тривалого польоту мало б втратити свою енергію, але цього не сталося. Чому?

Що таке світло?

Світло — це електромагнітне випромінювання, тобто з'єднані разом електрична та магнітна хвилі, які переміщуються через тканину простору-часу. Частинки світла, фотони, не мають маси, і це дуже важливо, оскільки маса будь-якого об'єкта обмежує максимальну швидкість, з якою він може переміщатися в просторі.

Через те, що фотони не мають маси, вони переміщуються зі швидкістю світла і за рік долають приблизно 9,6 трильйонів кілометрів. Ніщо не може рухатися швидше за світло. Для порівняння, за той час, який вам потрібен, щоб моргнути оком, фотон облітає Землю понад два рази.

Світлу від Сонця, яке розташоване на відстані приблизно 150 млн км від Землі, потрібно всього 8 хвилин, щоб досягти нашої планети. Тобто, сонячному світлу, яке ви бачите, вісім хвилин. Найближча до нас зірка після Сонця, Альфа Центавра, розташована на відстані 4 світлових роки від нас або приблизно 41 трлн км. Тож, коли світло досягне Землі, йому буде вже 4 роки.

Чи втрачає світло енергію під час подорожі Всесвітом?

Насправді, частина світла втрачає свою енергію під час польоту в космосі. Це відбувається, коли світло відбивається від чогось, наприклад, від міжзоряного пилу, і розсіюється, але більша частина світла просто рухається вперед і ні з чим не стикається, адже космос здебільшого порожній. Тому, коли світло переміщується без перешкод, воно не втрачає енергії.

Уповільнення часу

Уявіть себе астронавтом на борту Міжнародної космічної станції. Ви обертаєтеся зі швидкістю приблизно 27 000 кілометрів на годину. Порівняно з людиною на Землі, ваш наручний годинник йтиме на 0,01 секунди повільніше протягом року.

Це приклад уповільнення часу, тобто час іде з різною швидкістю в різних умовах. Якщо ви рухаєтеся дуже швидко або перебуваєте близько до сильного гравітаційного поля, то ваш годинник буде йти повільніше, ніж у того, хто рухається повільніше або перебуває далі від сильного гравітаційного поля. Це означає, що час відносний.

Світло нерозривно пов'язане з часом. Уявіть, що ви перебуваєте на фотоні, і в цьому випадку ви відчуєте максимальне уповільнення часу. Усі на Землі будуть відраховувати час зі швидкістю світла, але з точки зору вашої системи відліку час повністю зупиниться.

Це відбувається тому, що годинник, який вимірює час, перебуває у двох різних місцях і рухається з абсолютно різними швидкостями. Тобто частинка світла рухається зі швидкістю світла, а Земля рухається навколо Сонця з порівняно повільною швидкістю.

Коли ви рухаєтеся зі швидкістю світла, то відстань між тим місцем, де ви перебуваєте, і тим місцем, куди ви прямуєте, скорочується. Тому чим швидше ви можете рухатися, тим коротшою стає подорож. Іншими словами, для фотона простір стискається.

З точки зору фотонів, то зірки в галактиці Вертушка випустили їх, а потім вони досягли Землі. Оскільки простір стиснутий, для фотонів подорож була нескінченно швидкою і нескінченно короткою, крихітна частка секунди. Але з нашої точки зору на Землі фотони покинули галактику 25 млн років тому, і вони пролетіли 25 мільйонів млн світлових років через космос.

Як уже писав Фокус, нове відкриття фізиків вказує на те, що світло насправді не таке, як ми думаємо.

Також Фокус писав про те, що компанія Ілона Маска розкрила причини вибуху найбільшої ракети у світі Starship.