По-бавно ли остаряваме в Космоса

Всички сме чували за теорията, според която, ако човек се движи с достатъчно бърз космически кораб, ще остарее значително по-бавно, отколкото ако живее на Земята. Защо би станало така? Наистина ли би станало така? Има ли други теории?

Не един филм или роман се захваща с този сюжет – някой пътува със свръхбърз космически кораб, връща се на Земята след една година и открива, че на Земята е изминала не една, а двадесет години. Освен сюжет от научната фантастика обаче това е и реален научен въпрос.

Според Теорията на относителността на Алберт Айнщайн забавянето на времето се проявява по два начина:

1. Според Специалната теория на относителността часовник, който се движи спрямо неподвижен наблюдател, се движи по-бавно от гледна точка на този наблюдател.

За всеки два часовника, които се движат един спрямо друг, е вярно, че ако сме в системата на единия, ще ни се струва, че другият върви по-бавно. Това е при условие, че двете точки се движат с еднаква скорост една спрямо друга по време на наблюдението – например ако едната е човек, застанал на Земята, а другата е човек, движещ се в Космоса с висока скорост. В този случай за човека на Земята часовникът на другия в Космоса отмерва по-бавно времето. Но всичко е относително – реално времето и в двете системи си тече с обичайната скорост. Просто едното тече по-бавно СПРЯМО ДРУГОТО.

2. Това е друг вид забавяне на времето, наречено гравитационно забавяне. За разлика от първото, то не е относително и не зависи от това къде се намираме.

Според Общата теория на относителността часовник, който е по-близо до центъра на съответното гравитационно поле, се движи по-бавно; а центърът на гравитационното поле на Земята е центърът на Земята. Ако един човек с часовник стои на земята, а друг човек с часовник е на върха на висока кула, и за двамата часовникът на земята върви по-бавно.

осмическите полети

Предполага се, че чрез забавянето на времето пътник, пътуващ в много бърз космически кораб, може да пътува в бъдещето, като същевременно остарява много бавно. Иначе казано, високата скорост на движение забавя времето на борда на кораба. Това значи, че часовникът на кораба (и, съгласно Теорията на относителността, всяко живо същество на борда) ще показва, че е изминало по-малко време, отколкото според неподвижните часовници (тези на Земята).

Ефектът би бил поразителен при много висока скорост на кораба. Например една година пътуване в Космоса може да съответства на десет години на Земята. Теоретично това значи, че за един човешки живот хората биха могли да изминат разстоянието, което е пропътувала светлината от момента на Големия взрив досега (около 13,7 билиона светлинни години). Така тези хипотетични космически пътешественици биха се върнали на Земята след билиони години, в далечното бъдеще, при условие че Слънчевата система все още съществува. Този сценарий е описан през 60-те в романа на Пиер Бул „Планетата на маймуните”.

По-вероятната полза от ефекта на забавяне на времето би била хората да могат да достигат до близките до Земята звезди, без за това да им трябва цял един живот.

За съжаление обаче всичко това е само теоретично. Причината – няма достатъчно напреднал метод на задвижване на двигателите на космическите кораби. Друг проблем е, че при огромната скорост, която се изисква, за да се забави времето на кораба, разпилените в междузвездното пространство частици биха се превърнали в поток от високоенергийни космически лъчи. Тези лъчи ще унищожат кораба, освен ако не се вземат много завишени мерки за защита срещу радиацията. За тази цел се предлага използването на силни електромагнитни полета, които биха могли да йонизират и отклонят всяка междузвездна материя. Но всичко това е само на теория.

Има доста проблеми пред днешните космически технологии и основата им е фактът, че при приближаването на скоростта на един космически кораб до скоростта на светлината ще се изисква все по-голямо количество енергия за задвижване на двигателя.

Друг практически проблем е вероятността от сблъсък с малки космически отломки и други частици, които биха могли за повредят кораба.

И така, имайки предвид скоростите, с които се движат днешните космически кораби, забавянето на времето е несъществено.


Но…

Без значение дали забавянето на времето наистина е практически възможно, въпросът с по-бавното остаряване в Космоса е поставен под съмнение от някои учени по чисто биологически причини.

Известният Парадокс на близнаците на Айнщайн гласи следното: вземете двама братя, еднояйчни близнаци. Единият получава работа като космонавт и го изпращат в далечния Космос. Другият остава на Земята. Когато космонавтът се завърне на Земята, той открива, че е по-млад от брат си. Всичко това е в съгласие с Теорията на относителността – че колкото по-бързо пътуваш в пространството, толкова по-бавно се движиш във времето.
Но днес някои учени смятат, че ефектът от космическото пътуване всъщност е тъкмо обратният – преждевременно остаряване. Те казват, че заключението на Айнщайн не взима предвид биологическите аспекти на остаряването. Това казва Франк Кучинота, завеждащ отдела за радиационни изследвания на НАСА в Космическия център „Джонсън”.

Той обяснява, че докато близнакът космонавт пътува из Космоса, неговите хромозоми ще са изложени на проникващото влияние на космическите лъчи. Това може да увреди неговите теломери (това са малки молекулни „шапчици” на краищата на ДНК). А загубата на теломери (поне не Земята) учените са свързали със стареенето.

Засега този проблем не стои на дневен ред, защото евентуалният ефект върху теломерите на космонавтите е много малък. Причината е, че сега космонавтите на космическите станции и совалките се движат в защитното магнитно поле на Земята, което отклонява повечето космически лъчи.

НАСА планира до 2018 г. да изпрати космонавти извън това поле, които евентуално да пътуват до Марс. Тези хора биха могли да бъдат изложени на космическо лъчение седмици или месеци наред. Затова от НАСА искат да разберат дали наистина съществува опасност от „радиационно остаряване” и ако е така, как да се справят с нея. Науката едва е започнала да се занимава с тези въпроси.

Ако бягаме, по-бавно ли остаряваме?

Ако бягаме, по-бавно ли остаряваме?

Чисто теоретично, би трябвало остаряването на човек, който се движи с кола, да е по-бавно от това на човек, застанал неподвижно край пътя. Но практически скоростта ни на движение в пространството е толкова нищожна, че ефектът не би могъл да се забележи – както казахме, за да има забележим ефект, скоростта трябва да е изключително висока. Затова и днешните космонавти не могат да усетят ефекта от пътуването си в Космоса – на теория те наистина остаряват по-бавно, но това е в рамките на трилионни части от секундата за един час.

В литературата

Както казахме в началото, много автори се вдъхновяват от идеята за забавянето на времето. Освен „Планетата на маймуните” пример за това е „Return to tomorrow” (1954) на американския писател Лафайет Роналд Хъбърд, който е основател на сциентоложката религия. Сюжетът за космически пътувания, които забавят стареенето, присъства и в „The Forever War” (1975) на Джо Халдерман. Много известен роман с такъв сюжет, по който има и сериал, е “Ender’s Game” на Орсън Скот Кард. Един от героите на книгата се поддържа млад именно чрез забавяне на времето.

В сериала ”Stargate SG-1” има моменти, в които се показва забавяне на времето, причинено от черни дупки. На финала на „Близки срещи с третия вид” хората, похитени от извънземни, се връщат на Земята и очевидно не са остарели от момента на отвличането си.

В Япония този феномен се нарича „ефектът Урашима” заради една приказка. В нея се говори за рибаря Урашима Таро, който спасил една костенурка. За благодарност тя го завежда в Двореца на Дракона в морето, дълбоко във водата. Той прекарва там няколко дни и среща една прекрасна принцеса.

Но Урашима не знае, че под водата времето минава много по-бавно, отколкото на земята – една година в Двореца се равнява на 300 на сушата. Принцесата обаче знае това. Когато рибарят решава да се върне в своя свят, принцесата му дава една кутия и му казва никога да не я отваря. Урашима не знае, но тази кутия съдържа неговата истинска възраст. Когато рибарят се връща, открива, че семейството му е умряло. В пристъп на мъка Урашима отваря кутията, от нея излиза облак бял дим и рибарят мигновено остарява и умира.