Але щоб розібратися, що таке уповільнення часу, треба спочатку з’ясувати деякі особливості світла.
Світло рухається через космічний вакуум зі сталою швидкістю. Науковці позначають її літерою с. Становить вона близько 300 000 кілометрів за секунду. Коли світло проходить через густу речовину, як-от скло, воно сповільнюється, проте у відкритому космосі його швидкість дорівнює с — і залишається такою, незалежно від напрямку, в якому рухається світло.
Саме ця стала швидкість і спричиняє ефект уповільнення часу: на супершвидкому кораблі, що летить крізь космос, час минає повільніше, ніж на Землі. Цей науковий факт пояснює, як Джорджеві вдалося потрапити в майбутнє. Він летить так швидко, що для нього минають дні, тоді як на Землі спливають роки.
Неймовірно, еге ж? Але це тільки тому, що насправді ти не можеш рухатися так швидко, щоб помітити цей ефект. Але якби ти рухався чи рухалася зі швидкістю, близькою до швидкості світла, спостерігач із Землі почув би, що твій годинник каже не «тік-так», а «тіііііік-таааааак». Щоб зрозуміти, чому так відбувається, потрібен світловий годинник і прозорий космічний корабель.
Наш світловий годинник дуже простий: жарівка на одному боці космічного корабля, дзеркало — на другому і надпотужні двигуни позаду. Коли космічний корабель нерухомий, жарівка вмикається, світло рухається від неї через корабель до дзеркала, відбивається й летить назад. «Тік» — це час, за який світло долає відстань до дзеркала; «так» — час, за який повертається від дзеркала.
Якщо ми поставимо дзеркало на відстані 300 000 кілометрів, тоді світло від яскравої жарівки долетить до дзеркала за одну секунду, а ще за секунду повернеться назад, бо воно рухається зі швидкістю с. Перший спалах подолає 300 000 кілометрів за одну секунду і так само за секунду повернеться.
На нерухомому кораблі наш світловий годинник радісно відбиватиме «тік-так», «тік-так» в однаковому темпі, хоч коли б ми на нього глянули Ми зможемо налаштувати всі інші годинники на Землі на той самий ритм.
А тепер запустимо наш прозорий корабель, щоб той мчав швидко-прешвидко, а самі спостерігатимемо за ним із Землі. Перші промені світла летять від жарівки до дзеркала: ми спостерігаємо за ними з нерухомої точки на Землі й бачимо, що поки світло летіло до того місця, де мало бути дзеркало, те вже змістилося. Відстань, на яку змістилося дзеркало, залежить від того, з якою швидкістю рухається корабель Якщо дуже швидко, то світло летить до дзеркала довгою похилою траєкторією. Світло долає більшу відстань, а швидкість світла с не змінюється, тому для нас як спостерігачів це означає, що світло летить до зміщеного дзеркала довше. «Тік» нерухомого світлового годинника перетворився на «тііік».
Те саме стається, коли світло відбивається: світло, що летить назад від дзеркала, мусить подолати довшу відстань, щоб повернутися у вихідну точку, тому «так» перетворюється на «тааак». Якщо подивитися на рухомий годинник із Землі, виявиться, що він ще повільніше, ніж нерухомий, і здається, що на рухомому кораблі минуло менше часу. Наприклад, якщо повільний годинник на борту корабля показує першу годину, а годинник на Землі — п’яту, це означає, що корабель уже на чотири години в майбутньому Землі.
Уявити ефект уповільнення часу допоможуть форми англійських літер. Коли годинник стоїть на місці, спалахи жарівки рухаються туди-сюди, наче дві літери /, адже дзеркало й жарівка — одне напроти одного. Перше / — це шлях до дзеркала, друге / — від дзеркала. Та коли наш корабель рухається, спостерігачеві із Землі траєкторія світла здається схожою на літеру V. Тепер світло мусить подолати довшу дистанцію під кутом, щоб відбитися від зміщеного дзеркала унизу V й знову пролетіти довшу відстань, аби повернутися до початкової точки. Різниця між траєкторіями II і V означає, що коли годинник рухається, спостерігачеві на Землі треба довше чекати, поки спалах відіб’ється, а отже, рухомий годинник цокає повільніше.
Ось у чому суть уповільнення часу. Цей ефект було спрогнозовано в теорії відносності — одній із легендарних теорій фізика Альберта Ейнштейна (насправді ця теорія набагато складніша, ясна річ). Спостерігачеві на Землі здається, що мій годинник сповільнився, та мені на боргу корабля видається, що це не я рухаюсь, а Земля віддаляється від мене, тобто що сповільнюється не мій годинник, а годинник на Землі. Обидва спостерігачі — і на Землі, і на космічному кораблі — мають рацію, але чому час рухається в майбутнє тільки на кораблі?
Якщо уважніше придивитися до математичних розрахунків, виявиться, що час може сповільнюватися і зі зміною швидкості.
Щоб розвернутися і дістатися назад до Землі, космічний корабель муситиме змінити швидкість і напрям, тобто умови польоту на кораблі відрізнятимуться від земних умов. Різниця в часі — через яку космічний корабель, що повертається на Землю, потрапляє у майбутнє, — виникає тому, що час сповільнюється, бо корабель рухається супєршвидко й розвертається на середині шляху.
Поки що ми не можемо розігнати космічні кораблі до швидкості світла, але вчені провели кілька цікавих експериментів, які підтверджують, що Ейнштейн мав рацію, коли висунув свою теорію про уповільнення часу. У прискорювачах — на кшталт адронної о колайдера в Європейській організації з ядерних досліджень, що у Швейцарії, — частинки розганяють майже до швидкості світла. А прискорювачі обладнані спеціальними годинниками. Період напіврозпаду частинки — це час, за який частинка розпадається на менші субчастинки. Період напіврозпаду можна виміряти в лабораторії, коли частинка нерухома, а також тоді, коли частинка рухається. Виявляється, що коли частинки рухаються, «годинник напіврозпаду» іде повільніше, ніж тоді, копи частинка нерухома. І повільніше якраз настільки, наскільки це передбачив Ейнштейн.
Пітер
Кліматичні зміни та як їм запобігти
Погода змінюється щодня: сьогодні — холодно і дощить, завтра — тепло й сонячно. У деякі місяці чи роки спекотніше, ніж в інші, або частіше падає дощ Але якщо взяти інформацію про погоду за довгий період, наприклад за останні тридцять років, можна вирахувати середню температуру, кількість опадів та інші погодні характеристики. Ці середні показники називають кліматом.
За життя однієї людини клімату будь-якому куточку Землі зазвичай залишається більш-менш сталим. Однак у різних куточках клімат різний. Скажімо, у регіонах поблизу екватора тепліше, ніж у тих, що біля Північного чи Південного полюса. У тропічних лісах частіше падає дощ, ніж у пустелях.
За минуле століття науковці зібрали чимало детальної інформації про клімат у різних регіонах Землі й виявили, що майже всюди потеплішало — середня температура повітря зросла. Це явище називають глобальним потеплінням. Воно має різні наслідки. Наприклад, багато де — на гірських льодовиках, на льодових покривах на суходолі й у морях біля Північного й Південного полюсів — почав танути лід. Лід, що тане на суші, потрапляє до світового океану, і через це зростає рівень моря. Одні регіони стають вологіші, інші — посушливіші Усі ці наслідки називаються зміною клімату.
Науковці дійшли висновку, що основна причина змін у кліматі Землі — людська діяльність. Землю гріє Сонце, але наша атмосфера нагріває поверхню планети на 30° Цельсія більше за температуру, яка була б без атмосфери. Працює це так. Енергія Сонця досягає поверхні Землі й нагріває її. Тепло від земної поверхні «втікає» у космос, але частину цього тепла дорогою затримують гази в атмосфері — наприклад, водяна пара й двоокис вуглецю.
Це явище мас назву парниковий ефект, бо принцип його дії дуже схожий на той, як працюють парники, де в холодних місцевостях вирощують рослини, що потребують тепла.