Gravitația influențează timpul prin intermediul unui fenomen cunoscut sub numele de dilatare gravitațională a timpului, o consecință directă a teoriei relativității generale a lui Albert Einstein.
În esență, gravitația curbează spațiul-timp, iar această curbură afectează modul în care timpul se scurge pentru observatori aflați în câmpuri gravitaționale diferite.
Cum funcționează acest fenomen
Câmpuri gravitaționale mai puternice încetinesc timpul. Cu cât câmpul gravitațional este mai intens, cu atât timpul trece mai încet pentru un observator aflat în acel câmp, în comparație cu un observator aflat într-un câmp gravitațional mai slab.
Câmpuri gravitaționale mai slabe accelerează timpul. Invers, cu cât un observator se află într-un câmp gravitațional mai slab (adică mai departe de o masă mare), cu atât timpul trece mai repede pentru el, în comparație cu cineva aflat într-un câmp gravitațional mai puternic.
O analogie utilă pentru a înțelege acest concept este să imaginezi o trambulină. O bilă grea plasată în centrul trambulinei va crea o depresiune, curbând suprafața. Dacă arunci bile mai mici pe lângă cea grea, traiectoria lor va fi deviată de această curbură.
În mod similar, obiectele masive (planete, stele, găuri negre) curbează spațiul-timp. Timpul, fiind o dimensiune a spațiului-timp, este și el „curbat” sau distorsionat de prezența masei.
Consecințe și dovezi experimentale
Experimente precise cu ceasuri atomice au demonstrat că un ceas situat la o altitudine mai mare (unde gravitația Pământului este ușor mai slabă) ticăie puțin mai repede decât un ceas identic aflat la o altitudine mai mică.
Sateliții GPS orbitează la altitudini mari, unde timpul trece mai repede decât pe suprafața Pământului. Pentru a asigura o localizare precisă, sistemul GPS trebuie să ia în considerare această dilatare gravitațională a timpului și să facă ajustări corespunzătoare.
În 1971, fizicienii Joseph Hafele și Richard Keating au zburat cu ceasuri atomice extrem de precise în jurul lumii, o dată spre est și o dată spre vest. La întoarcere, au comparat timpul indicat de aceste ceasuri cu cel al unor ceasuri identice rămase pe Pământ.
Rezultatele au confirmat predicțiile relativității generale, inclusiv efectele combinate ale dilatării timpului gravitaționale și ale dilatării timpului datorate vitezei relative.
Ce semnificație are fiecare oră fixă a ceasului
Experimente recente au măsurat dilatarea gravitațională a timpului chiar și pe distanțe de doar un milimetru, demonstrând că efectul este prezent chiar și la diferențe foarte mici de potențial gravitațional.
Așadar, gravitația influențează timpul prin curbarea spațiului-timp. Câmpuri gravitaționale mai puternice încetinesc scurgerea timpului, în timp ce câmpuri mai slabe o accelerează.
Acest efect, prevăzut de relativitatea generală a lui Einstein, a fost confirmat de numeroase experimente și are implicații practice importante, cum ar fi funcționarea sistemului GPS.