Albert Einstein adalah salah seorang ahli fizik yang paling terkenal pada abad ke-20. Namun, selain teori menakjubkan yang menggambarkan dunia berskala besar dengan ketepatan yang luar biasa, dia mengungkapkan satu fenomena ingin tahu: semakin kuat graviti, semakin lambat masa berlalu.
Einstein menyebut teori pertamanya yang diketahui oleh seluruh dunia sebagai teori relativiti Khas. Ia istimewa kerana menangani kelajuan yang berterusan. Untuk mendamaikannya dengan dunia nyata, di mana objek terus-menerus mempercepat dan melambat, dia perlu menyelidiki implikasi teorinya ketika datang ke percepatan. Usaha ini untuk menggeneralisasi dan mengambil kira semua fenomena umum menyebabkan penemuan hubungan antara masa dan graviti. Einstein memanggil teori barunya Relativiti Umum.
Newton percaya bahawa aliran masa seperti anak panah. Ia bergerak dengan stabil hanya dalam satu arah - ke hadapan. Einstein mencadangkan bahawa perubahan masa dalam kadar songsang dengan kelajuan. Dan kerana kelancarannya, seperti ruang, ia "layak" mengukurnya sendiri. Lebih-lebih lagi, Einstein berpendapat bahawa ruang dan waktu adalah satu kesatuan - kain empat dimensi yang fleksibel di mana semua peristiwa di Alam Semesta berlaku. Itulah yang disebutnya - kain ruang-waktu. Ketika ahli fizik menerbitkan karyanya dengan semua kesimpulannya, dia disambut dengan rasa tidak percaya.
Menurut Relativiti Umum, jirim meregangkan dan mengikat struktur ruang masa. Ternyata objek tidak tertarik ke pusat Bumi dengan cara yang misterius, tetapi sebaliknya, didorong oleh ruang melengkung di sekelilingnya. Seperti cerun, kelengkungan ruang-waktu mempercepat objek yang bergerak ke bawah, walaupun laju pecutan ini tidak selalu sama. Daya graviti meningkat ketika anda menghampiri permukaan Bumi, di mana kelengkungannya lebih kuat.
Sejarah alam semesta pada anak panah masa.
Sekiranya daya graviti meningkat ketika bergerak ke bawah, objek dengan bebas akan jatuh ke titik B di permukaan lebih cepat daripada ke titik A pada ketinggian yang lebih tinggi. Menurut Teori Relativiti Khusus, waktu untuk objek yang jatuh secara bebas di titik B harus berjalan lebih lambat berbanding dengan objek di titik A kerana kenyataan bahawa kecepatan objek pada titik B lebih tinggi.
Apa itu masa
Video promosi:
Pukul berapa betul? Einstein berpendapat bahawa tidak ada masa mutlak. Masa adalah relatif bergantung pada sistem daya yang dikenakan. Ini secara formal disebut kerangka rujukan. Masa yang berlalu dalam sistem anda dipanggil masa anda sendiri. Sekiranya undang-undang gerakan mesti sama untuk semua pemerhati, tanpa mengira pergerakannya, maka masa mesti perlahan. Maksudnya, semakin cepat anda bergerak, semakin lambat jam anda berdetik berbanding jam lain. Inilah yang diceritakan oleh heroin Anne Hathaway kepada watak Matthew McConaughey dalam "Interstellar" setelah turun ke planet yang jauh: "Satu jam di planet ini sama dengan tujuh tahun Bumi."
Oleh itu, adakah memerhatikan masa perlahan adalah batasan susunan neurologi primitif kita, atau adakah waktu benar-benar perlahan? Dan apakah maksud pelebaran masa? Pada akhirnya, ini membawa kita kepada persoalan: pukul berapa? Ini bukan sekadar soalan yang ditanyakan oleh pelajar falsafah antara satu sama lain di atas segelas bir. Konsep masa telah membingungkan ahli falsafah dan ahli fizik semula jadi sejak zaman dahulu lagi.
Fungsi utama masa adalah mengawasi kronologi peristiwa. Namun, sehingga 400 tahun terakhir, orang telah menentukan masa berdasarkan anggapan bahawa bintang bergerak di sekitar Bumi, dan bukan sebaliknya. Walau apa pun, semuanya berfungsi dengan baik hingga tahap tertentu - kerana fakta bahawa hari dan musim berulang dapat diramalkan, dan apabila anda mempunyai sesuatu yang berulang-ulang, maka ada mekanisme untuk mengesan masa.
Galileo menggunakan sifat rekursif mekanisme seperti itu untuk mengira pergerakan. Huraian pergerakan itu tidak mungkin dilakukan tanpa sebilangan masa. Tetapi kali ini tidak pernah mutlak. Walaupun Newton merumuskan undang-undang geraknya, dia menggunakan konsep waktu, di mana dua pasang jam berdetik secara serentak bukan dengan waktu mutlak, bebas, tetapi satu sama lain. Penyegerakan adalah sebab mengapa manusia telah membina jam atom yang canggih dan tepat.
Konsep masa dibina berdasarkan kesepadanan atau kebetulan dua peristiwa - seperti ketibaan kereta api dan kebetulan jam tangan yang unik pada masa itu. Teori Einstein menyatakan bahawa ini mesti dipengaruhi oleh pergerakan. Sekiranya kedua-dua pemerhati di platform dan kereta api tidak dapat menyetujui apa yang ada pada masa yang sama, mereka tidak dapat bersetuju tentang bagaimana waktu itu sendiri mengalir.
Pergerakan mengganggu masa
Untuk memahami kesan pergerakan pada ramalan, pertimbangkan mekanisme pemasaan yang mudah. Bayangkan alat penjejak masa yang terdiri daripada foton yang melantun di antara dua cermin yang jaraknya terpisah. Biarkan satu saat berlalu dalam tempoh pantulan foton. Sekarang kita akan meletakkan dua alat sedemikian di titik A dan B di atas permukaan Bumi dan langsung di atasnya (seperti dalam contoh yang dijelaskan di atas) dan melihat bagaimana mereka menghitung masa ketika objek yang jatuh bebas menyapu mereka. Pada gilirannya, objek ini mengukur waktunya dengan menggunakan jam yang sama. Apa yang akan mereka tunjukkan?
Menonton pantulan foton antara dua cermin bergerak adalah seperti menonton bola tenis yang melantun di kereta bergerak. Walaupun bola melambung secara tegak lurus kepada seseorang yang berada di dalam kereta, ia menggambarkan segitiga kepada pemerhati pegun di luar.
Percubaan dengan jam jatuh.
Apabila alat bergerak ke hadapan, nampaknya foton, seperti bola, bergerak lebih jauh setelah dipantulkan. Ternyata satu hasil eksperimen kami diputarbelitkan! Lebih-lebih lagi, semakin cepat alat bergerak, semakin banyak masa yang diperlukan untuk memantulkan foton, sehingga memanjangkan jangka masa sesaat. Itulah sebabnya berlalunya waktu pada titik B ternyata lebih lambat daripada pada titik A (ingat: kerana graviti, objek jatuh pada titik B lebih cepat daripada pada titik A).
Sudah tentu, perbezaan ini dapat diabaikan. Perbezaan antara waktu yang diukur oleh jam di puncak gunung dan di permukaan Bumi hanya beberapa nanodetik. Walaupun begitu, penemuan Einstein adalah satu kejayaan besar. Graviti benar-benar mengganggu peredaran masa, yang bermaksud bahawa semakin besar objek, semakin lambat masa mengalir di dekatnya. Sebilangan ahli fizik bahkan membuat pesanan bahawa semua objek di Alam Semesta sepertinya merasakannya dan cuba jatuh di mana waktu berjalan lebih perlahan, dari tempat-tempat di mana masa berjalan lebih cepat.
Medan graviti bumi dan satelit GPS.
Kaki lebih muda dari kepala
Hari ini, pelebaran masa graviti bukan sahaja merupakan fenomena terkenal dari bidang fizik teori, tetapi juga alat praktikal. Berkat penemuan Einstein dan persamaannya, kita mempunyai sesuatu yang luar biasa seperti navigasi GPS, yang tidak dapat berfungsi dengan tepat sekiranya perbezaan antara perjalanan waktu di permukaan Bumi dan perjalanan masa di orbit dekat Bumi tidak diambil kira. Pelebaran masa graviti juga membantu ahli fizik teori dan ahli astrofizik untuk membina teori yang tepat mengenai apa yang berlaku di ruang dalam berhampiran objek yang tidak dapat kita dekati secara fizikal (contohnya, lubang hitam dan bintang neutron). Dan ya, memandangkan fenomena ini, ternyata kaki anda - walaupun tidak ketara - lebih muda dari kepala anda.
Vladimir Guillen
