سفر فضایی پرسرعت چه تأثیری روی سن فضانوردان می گذارد؟

«اتساع زمان» (Time Dilation) زمانی اتفاق می افتد که گذر زمان در فضا کندتر از زمین رخ می دهد. اما گستردگی تاثیرات این مفهوم چقدر است؟ اگر سفری دوطرفه به سیاره ای نزدیک (مثلا در فاصله 10 تا 50 سال نوری) ترتیب دهیم، اتساع زمان چه تاثیری روی سن فضانورد و ساکنین زمین می گذارد؟

فضانوردی را فرض کنید که برادر دوقلویی دارد و با راکتی پرسرعت به ماموریت فضایی اعزام می شود. او پس از بازگشت به زمین متوجه می شود برادرش از او پیرتر شده است.

بلیط هواپیما

مفهوم اتساع زمان به تئوری نسبیت خاص اینشتین بازگشته و در مورد تاثیر سفرهای پرسرعت فضایی روی گذر زمان است. طبق این مفهوم، هر چه با سرعت بیشتری در فضای سه بعدی حرکت کنیم، حرکت در بعد چهارم (یعنی زمان) نسبت به جسم دیگر کمتر می شود.

به همین دلیل زمان برای برادران دوقلویی که ابتدای متن به آنها اشاره کردیم، به شکل متفاوتی گذر می کند. عقربه های ساعت درون فضاپیما کندتر از ساعت های زمینی حرکت می کنند و اگر بتوانیم نزدیک به سرعت نور حرکت کنیم، تاثیرات کندتر شدن زمان هم بیشتر خواهند شد.

برخلاف پارادوکس دوقلو (Twin Paradox)، اتساع زمان یک آزمایش فکری یا فرضیه نبوده و واقعی است. در آزمایش هیفل-کیتینگ (Hafele–Keating experiment) که سال 1971 انجام شد، دو ساعت اتمی درون دو هواپیما که خلاف جهت یکدیگر سفر می کردند، گذاشته شدند.

حرکت نسبی هواپیماها سبب ایجاد اختلاف زمانی در ساعت ها شد. مفهوم اتساع زمان در آزمایشات فیزیکی دیگری هم ثابت شده است؛ به عنوان مثال ذرات بنیادی میون (Moun) در صورتی که با سرعت بالایی حرکت کنند، دیرتر از بین می روند.

بنابراین فضانوردی که با سرعت های نسبیت گرایانه از فضا باز می گردد، نسبت به دوستانی که همسن و سال او هستند جوان تر خواهد بود. منظور از سرعت های نسبیت گرایانه، سرعت هایی هستند که حداقل یک دهم سرعت نور بوده و اثرات نسبیت در آنها بروز می کنند.

اینکه فضانورد دقیقا چقدر جوان تر خواهد بود به سرعت و شتاب فضاپیما بستگی دارد؛ بنابراین نمی توان به این سؤال پاسخی قطعی داد. ولی اگر فضانورد بخواهد به سیاره ای در 10 الی 50 سال نوری دورتر از زمین سفر کرده و پیش از مرگ به دلیل کهولت سن به زمین بازگردد، باید تقریباً با سرعت نور حرکت کند.

ذکر این نکته خالی از لطف نیست که اتساع زمان پیامد اثرات گرانشی است. همانطور که در فیلم «میان ستاره ای» دیدیم، نزدیک شدن به سیاه چاله سبب کندتر شدن قابل ملاحظه زمان در سیارات دیگر می شود. به عنوان مثال یک ساعت بر روی سیاره نزدیک به سیاه چاله برابر با هفت سال زمینی بود.

این شکل از اتساع زمان نیز واقعیت داشته و به تئوری نسبیت عام اینشتین باز می گردد که می گوید گرانش می تواند با خم کردن فضا-زمان، زمان را هم خم کند. به همین دلیل هر چه ساعت به منبع گرانش نزدیکتر باشد، زمان هم کندتر خواهد شد و هر چه دورتر از منبع جاذبه قرار گیرد، زمان سریع تر گذر خواهد کرد.

بلیط هواپیما

مطالب مرتبط

ناسا برای ایده‌های تامین انرژی روی ماه ۵ میلیون دلار جایزه می‌دهد

در سال ۲۰۲۴ فضانوردان ناسا دوباره پا روی ماه می‌گذارند و در صورتی که این ماموریت با موفقیت انجام شود، به انرژی زیادی نیاز خواهد بود و به همین دلیل ناسا جایزه ۵ میلیون دلاری برای ایده‌های عملی درنظر گرفته است.ناسا قصد دارد تحت برنامه «آرتمیس» دوباره انسان‌ها را راهی ماه کند و در حالی... ادامه مطلب

دو ماژول روسی احتمالا باعث نشتی در ایستگاه فضایی بین‌المللی شده‌اند

ایستگاه فضایی بین‌المللی بیش از یکسال است که با مشکل نشتی دست و پنجه نرم می‌کند که احتمالا مربوط به دو ماژول روسی می‌شود.در حالی که این ایستگاه به طور مداوم مقداری هوا از دست می‌دهد، مقامات برای اولین بار در سپتامبر سال گذشته میلادی متوجه افزایش نرخ نشتی هوا شدند. در حالی که این... ادامه مطلب

ماه‌نورد رباتیک ناسا سال آینده برای کشف آب به قمر زمین می‌رود

ناسا دانشگاه «کارنگی ملون» و شرکت Astrobotic را مأمور ساخت یک ماه نورد خودران برای جستجوی آب در قمر زمین کرد. این ماه نورد که MoonRanger نام دارد، سال آینده میلادی برای کشف یخ و غارها به ماه خواهد رفت.ناسا با برنامه «آرتمیس» قصد دارد سال ۲۰۲۴ فضانوردان را به ماه ارسال کرده و یک... ادامه مطلب

ایستگاه فضایی بین‌المللی از برخورد با بقایای راکت ژاپنی در امان ماند

«ایستگاه بین المللی فضایی» موسوم به «ISS» که در معرض برخورد با بقایای یک راکت ژاپنی قرار داشت، مجبور شد طی مانوری، مدار خود را تغییر دهد و در نهایت جان سالم به در برد.براساس اعلام ناسا، روز سه شنبه ساعت 12:49 دقیقه به وقت تهران، مانوری با همکاری مرکز «Mission Control» آمریکا و «Russian... ادامه مطلب

ناسا از نقشه راه خود برای بازگشت انسان روی ماه پرده برداشت

ناسا در گذشته رسما پروژه «آرتمیس» را معرفی کرده بود که طی آن اولین زن روی ماه پا می‌گذارد، با این حال اخیرا این آژانس فضایی جزئیات آن را منتشر کرده است.ناسا اعلام کرده تا سال ۲۰۲۴ دوباره بشر پا روی ماه می‌گذارد، با این حال برخی از متخصصان هوا و فضا این بازه زمانی... ادامه مطلب

با کشف حیات در زهره، آینده اکتشافات فضایی در این سیاره چه خواهد بود؟

با کشفی که اخیرا در زمینه وجود نشانه‌های حیات روی سیاره زهره صورت گرفت، این احتمال وجود دارد که در آینده شاهد افزایش ماموریت‌های فضایی به سمت این سیاره  باشیم. و ربات‌های اکتشاف‌گر آتی هم باید تدابیر بیشتر و گسترده‌تری را نسبت به اکتشاف‌گرهای قبلی زهره به کار بگیرند.در طول زمان، بی‌شمار ماموریت مختلف در... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۴

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟