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.

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.

مطالب مرتبط

اسپیس ایکس سامانه لغو پرتاب کپسول کرو دراگون را با موفقیت آزمایش کرد

اسپیس ایکس با آزمایش موفقیت آمیز سیستم لغو پرتاب (LAS) کپسول کرو دراگون (Crew Dragon)، به دستاورد بزرگ دیگری در مسیر حمل انسان به مدار زمین دست یافت.در این آزمایش کپسول کرو دراگون به فاصله کوتاهی پس از جدا شدن از راکت فالکون 9 چترهایش را باز کرد و در اقیانوس اطلس فرود آمد. همانطور... ادامه مطلب

دومین راهپیمایی فضایی کاملا زنانه انجام شد؛ تعویض باتری ایستگاه فضایی بین المللی

«جسیکا میر» (Jessica Meir) و «کریستینا هاموک» (Christina Hammock)، دومین راهپیمایی فضایی تمام زنانه تاریخ را با موفقیت انجام دادند.میر و هاموک در این راهپیمایی که 7 ساعت و 29 دقیقه به طول انجامید، باتری قدیمی نیکل-هیدروژن پنل خورشیدی ایستگاه فضایی بین المللی را با نمونه قدرتمندتر لیتیوم-یون تعویض کردند.طول و عرض و ارتفاع باتری... ادامه مطلب

قسمت اصلی راکت غول پیکر SLS تکمیل شد؛ آماده برای آزمایشات

ناسا سرانجام بخش اصلی راکت غول پیکر جدیدش را آماده کرد. این راکت که سامانه پرتاب فضایی یا اسپیس لانچ سیستم (Space Launch System) نام دارد، فضانوردان را به ماه خواهد برد.سامانه پرتاب فضایی یا به اختصار SLS، بخش مهمی از پروژه آرتمیس ناسا است که می خواهد انسان را تا سال 2024 به ماه... ادامه مطلب

ارتباط ناسا با ماهواره ASTERIA قطع شد

ناسا ارتباطش را با یکی از کوچکترین ماهواره های خود به نام ASTERIA از دست داد. تلاش ها برای برقراری ارتباط با این فضاپیما از یک ماه قبل تاکنون ناموفق بوده است.ماهواره ASTERIA بیستم نوامبر سال 2017 از ایستگاه فضایی بین المللی به مدار نزدیک زمین ارسال شد تا با رصد ستارگان نزدیک، روشنایی دقیق... ادامه مطلب

درمان گرفتگی عروق فضانورد ایستگاه فضایی بین المللی با کمک پزشکان روی زمین

یکی از فضانوردان ناسا که در ماموریتی طولانی در ایستگاه فضایی بین المللی به سر می برد دچار ترومبوز سیاهرگی عمقی شد و بدنبال این اتفاق سازمان فضایی آمریکا از دکتر استیون مول متخصص گرفتگی عروق دانشگاه کارولینای شمالی برای درمان وی کمک گرفت.ناسا نام این فضانورد یا زمان بروز بیماری برای وی را فاش... ادامه مطلب

بازگشت هند به ماه؛ مأموریت چاندرایان 3 اعلام شد

هند به منظور جبران شکست مأموریت فضاپیمای چاندرایان 2 در سال گذشته میلادی، از برنامه های خود برای فرود بر سطح ماه در سال 2020 پرده برداشت.به گزارش بلومبرگ، دومین مأموریت هند برای فرود بر سطح ماه «چاندرایان 3» نام گرفته و شامل ماه نشین و ماه نورد خواهد بود.به گفته «K. Sivan»، رییس سازمان... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۴

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟