Czy można dożyć roku 40 000?
Dziś ostatni dzień roku, już za kilka godzin zacznie się nowy, a na zegarach zamiast liczby 2013 wyświetli się 2014. Z dzisiejszego wpisu dowiecie się, czy macie szansę dożyć roku 40 000.
Średnia długość życia człowieka wynosi około 70 lat. Niektórzy ludzie dożywają stu lub więcej lat i wydaje się nieprawdopodobne, by jakikolwiek żyjący dziś człowiek mógłby wciąż żyć w roku 40 000. Współczesna fizyka daje jednak taką możliwość, choć na razie tylko teoretycznie. Wszystko za sprawą zjawisk, które zachodzą w świecie olbrzymich prędkości i bardzo silnych pól grawitacyjnych. Zjawiska te opisane są przez teorię względności Alberta Einsteina, która stała się największą rewolucją w świecie fizyki XX wieku.
W szczególnej teorii względności przestrzeń, czas oraz masa są względne, a więc zależą od obserwatora. Ogólna teoria względności opisuje natomiast m.in. przestrzeń i czas w pobliżu silnych pól grawitacyjnych.
Intuicja podpowiada nam, że jedna godzina trwa tyle samo w Warszawie, Londynie czy Nowym Jorku i w warunkach ziemskich jest to rzeczywiście niemal prawdą. Według teorii względności czas w obiektach poruszających się prędkością bliską prędkości światła płynie wolniej, a ponieważ na ziemi zawsze poruszamy się znacznie wolniej od prędkości światła, zmiana upływu czasu jest praktycznie niezauważalna.
Wyobraźmy
sobie jednak, że zbudowaliśmy bardzo szybki statek kosmiczny, zdolny do
osiągnięcia prędkości zbliżonej do prędkości światła. Dziś jest to jeszcze
niemożliwe, ale nie możemy wykluczyć, że za jakiś czas osiągniemy odpowiednio
wysoki rozwój technologiczny i podróżowanie z prędkością podświetlną stanie się
realne. Do superszybkiej rakiety wsiada dzielny, dwudziestoletni astronauta z
misją odwiedzenia pobliskich układów gwiezdnych. Jego zadanie jest długie i
niebezpieczne, więc nasz bohater żegna się jeszcze ze swoim bratem-bliźniakiem i wyrusza w podróż
marzeń (fot. 1).
Początkowo zegary na ziemi i w rakiecie chodzą niemal identycznie, ale gdy pojazd astronauty zaczyna przyspieszać, zaczyna robić się coraz ciekawej. Przy osiągnięciu połowy prędkości światła (czyli około 150 000 km/s) zegary w rakiecie chodzą wyraźnie wolniej, ale różnica jest niewielka i wynosi zaledwie kilkanaście procent. Zniecierpliwiony monotonną podróżą astronauta wciska pedał gazu i przyspiesza do 99% prędkości światła. W ciągu 10 lat pokładowych podróży odwiedza najbliższą ziemi gwiazdę, po czym wraca do domu, by razem z bratem-bliźniakiem obchodzić 30 urodziny. Niestety nie jest to możliwe, ponieważ w tym czasie na ziemi upłynęło około 70 lat, a jego brat-bliźniak jest już 90-letnim staruszkiem!
A co by się stało, gdyby nasz astronauta podróżował z prędkością 99,94% prędkości światła przez 68 lat? Dla niego upłynęłoby tylko 68 lat, więc wróciłby do domu jako staruszek, ale jego brat bliźniak dawno by już nie żył, bowiem na ziemi upłynęłoby 2000 lat. Widzimy więc, że współczesna fizyka daje nam możliwość dożycia 4000 roku.
Okazuje się, że czas płynie wolniej nie tylko podczas superszybkich podróży, ale również w silnych polach grawitacyjnych. Pole grawitacyjne ziemi jest zbyt słabe, by efekt ten miał widoczne w życiu codziennym efekty, więc znów musimy posłużyć się wyobraźnią. Tym razem w kosmiczną podróż wyrusza astronautka, a na ziemi zostaje jej siostra-bliźniaczka. Celem wyprawy jest odkryta przez astronautów czarna dziura, czyli obiekt tak gęsty, że nic, nawet światło, nie jest w stanie pokonać jej silnego pola grawitacyjnego.
Ogólna teoria względności mówi nam, że w silnym polu grawitacyjnym, a więc także w pobliżu czarnej dziury, czas dla obserwatora z zewnątrz płynie wolniej (fot. 2). Lekarze monitorujący bicie serca astronautki stwierdzaliby wówczas jedno uderzenie na 20 minut, choć dziewczynie puls wydawałby się zupełnie normalny. Z punktu widzenia naszej podróżniczki czas na ziemi płynąłby za to z zawrotną prędkością. Nowa gazeta codzienna ukazywałaby się co 90 sekund, nowy parlament wybierano by 5 razy w tygodniu, nie licząc wyborów przedterminowych, a po czterech tygodniach spędzonych w pobliżu czarnej dziury nie żyliby wszyscy znajomi astronautki (umarłaby również jej siostra-bliźniaczka), ponieważ na ziemi upłynęłoby 80 lat. Po jednym roku spędzonym na bliskiej orbicie czarnej dziury na ziemi minęłoby niemal tysiąc lat, a po 40 prawie 40 000 lat!
TO TYLKO TEORIA
Niestety słabym punktem tych rozważań jest brak odpowiednio szybkich rakiet. Na pokładzie najszybszych nawet pojazdów kosmicznych czas zwalnia jedynie o miliardowe części sekundy na dobę, więc zysk z punktu widzenia człowieka jest niezauważalny. Z powodu braku odpowiedniego pojazdu nie możemy dotrzeć w pobliże czarnej dziury, zatem silna grawitacja też nie pomoże nam przedłużyć życia.
Pozostaje mieć nadzieję, że pewnego dnia niemożliwe stanie się możliwe...
