جدول المحتويات
ما هو اتساع الزمن؟
تُعرّف نظرية النسبية اتساع الزمن بأنه اختلاف في معدل مرور الزمن بناءً على شدة الجاذبية في المكان. فلو تخيلنا مراقبين، أحدهما على الأرض والآخر في مركبة فضائية، فسيمر الوقت على رائد الفضاء في الفضاء بشكل أبطأ بكثير من الشخص على الأرض. ويتجلى هذا الاختلاف من خلال سرعة حدوث الأحداث خلال فترة زمنية محددة.
يؤثر اتساع الزمن بشكل مباشر على عمر الشخص، فالساعة والزمن يتباطآن في الفضاء. فلو كان لدينا توأمان، أحدهما انطلق في رحلة فضائية بسرعة تقارب 95% من سرعة الضوء، بينما بقي الآخر على الأرض، لوجدنا عند عودة رائد الفضاء أنه قد مر عليه 10 سنوات فقط، بينما مر على توأمه على الأرض 32 عامًا. هذا يوضح أن الزمن ليس مطلقًا، بل نسبيًا، ويعتمد على إطار المرجع، وكل إطار مرجعي له سرعة مختلفة بحسب شدة الجاذبية.
معادلة اتساع الزمن
تنص معادلة اتساع الزمن، وفقًا لنظرية النسبية الخاصة، على أن الزمن يمر بمعدلات مختلفة في إطارات مرجعية مختلفة. وتُكتب المعادلة على النحو التالي:
T= t₀/√(1-v²/c²)
حيث:
- T: الزمن المراقب في الإطارين المرجعيين.
- t₀: الزمن المقاس في إطار مرجعي واحد.
- v: سرعة الجسم المتحرك.
- c: سرعة الضوء في الفراغ.
أمثلة عملية على اتساع الزمن
هناك العديد من الأمثلة على اتساع الزمن في الحياة الواقعية، منها:
- الساعات في الطائرات: تختلف سرعة الساعات في الطائرات عن الساعات على الأرض.
- نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): يعتمد نظام GPS على ضبط دقيق للوقت، حيث تتواصل الأجهزة الأرضية مع الأقمار الصناعية، ويتم برمجة هذه المعلومات لتعويض الفارق الزمني الناتج عن السرعة و تأثير الجاذبية.
- ملاحظة الساعة المتحركة: يمر الوقت بشكل أبطأ في الساعة المتحركة مقارنةً بالساعة الثابتة.
تطبيقات اتساع الزمن
لظاهرة اتساع الزمن تطبيقات محتملة واسعة النطاق، من بينها:
- إمكانية السفر عبر الزمن إلى المستقبل.
- جعل السفر بين الكواكب ممكنًا في فترات زمنية مقبولة بشرية.
- تقليل الضغوط النفسية والجسدية على رواد الفضاء الناتجة عن اختلاف مرور الوقت بالنسبة لهم مقارنة بالأرض.
- بناء آلات زمن قادرة على الحركة للأمام فقط لرؤية المستقبل.
