Podle Einsteinovy obecné relativity se čas mění v závislosti na naší poloze, rychlosti pohybu či intenzitě gravitačního pole kolem nás. Ačkoliv to zní jako teoretický koncept, existují konkrétní místa na Zemi, kde se čas skutečně projevuje odlišně — měřitelně a fascinujícím způsobem.

Představujeme příběh tří takových míst.

1) Vysoké hory: tam, kde čas běží rychleji

Ačkoliv pouze o zlomky sekundy, je to vědecky prokazatelné.

Chcete-li zjistit, kde se na Zemi čas pohybuje nejrychleji, nemusíte hledat žádné magické brány ani exotické jevy. Stačí se vydat do vysokých hor.

Einsteinova teorie vemte v potaz, že čas plyne rychleji tam, kde je gravitace slabší. Na vrcholku hory jsme vzdáleni od středu Země a nacházíme se v mírně slabším gravitačním poli.

A věda to potvrzuje:

• Na vrcholu Mount Everestu plyne čas o 15 mikrosekund ročně rychleji než na hladině moře.
• To znamená, že kdyby horolezec strávil celý svůj život na vrcholu, byl by teoreticky o tisíciny sekundy starší než jeho dvojče na úrovni moře.

Je to zanedbatelný rozdíl? Ano.
Ale představuje to jeden z největších triumfů moderní fyziky.

Tyto malé rozdíly ukazují, že čas není konstantní. Nejde o lineární tok — jen se tak zdá.

2) Místa pod zemí: doly, šachty a hluboké jeskyně

Čím blíže jsme k jádru planety, tím pomaleji plyne náš čas.

Stejný princip funguje i naopak, jak níže se nacházíte, tím silnější gravitace na vás působí — a tím čas plyne pomaleji.

Na Zemi existuje řada míst, kde se lidé nacházejí stovky až tisíce metrů pod povrchem:

• nejhlubší doly v Jižní Africe, které sahají až 3,9 km pod zem,
• vědecké laboratoře umístěné v hlubokých tunelech,
• podzemní jaderné a geologické observatoře.

A zde čas skutečně plyne pomaleji, přestože je tento efekt téměř nepozorovatelný.

Podle měření fyziků z NIST (Národní institut standardů a technologie) se čas zpomalí už o několik biliontin sekundy, když se pohnete o pouhé centimetry níž.

Co to znamená v extrémním případě? Kdyby někdo strávil 40 let v nejhlubším dole na světě, jeho tělo by bylo o několik tisícin sekundy mladší než člověk žijící na povrchu.

Jde o drobnost — ale má symbolický význam.
Pod zemí se doslova „stárne pomaleji“.

ČTĚTE TAKÉ: Proč se náš čas zrychluje? Nové poznatky neurovědy a fyziky

3) Místo, kde se čas zakřivuje: nejrychlejší laboratoř světa

Částicové urychlovače, kde čas plyne pomaleji podobně jako ve vesmíru.

Třetí místo není země, hora ani jeskyně. Je to uměle vytvořený prostor, kde zákony fyziky vykazují neobvyklé chování: částečné urychlovače.

V zařízeních, jako je Large Hadron Collider (CERN), se protony pohybují rychlostí blízkou rychlosti světla.

Podle speciální relativity:

• čím rychleji se objekt pohybuje,
• tím pomaleji plyne jeho vlastní čas ve srovnání s pozorovatelem v klidu.

A výsledky jsou ohromující:

• částice v urychlovači „žijí“ desetinásobně déle,
• než by měly podle fyzikálních teorií,
• protože jejich čas se při vysoké rychlosti zpomaluje.

Tento jev není metaforou, ale realitou. Částice, které by se jinak rozpadly během pikosekund, přežívají mnohem déle v urychlovačích.

V těchto zařízeních je čas doslova prodloužen — jako by částice prožívaly své okamžiky jiným tempem než lidé.

Co spojuje místa, kde se čas projevuje jinak?

Přestože se tato tři místa zdají být odlišná, spojuje je jedno společné: čas není absolutní — je to vlastnost prostoru a gravitace.

Rychlost, s jakou čas plyne, závisí na vzdálenosti od hmotného tělesa (například Země), intenzitě gravitačního pole, rychlosti pohybu pozorovatele, zakřivení prostoru a energetických podmínkách.

Čas je pružný.
Čas je relativní.
Čas je proměnlivý.

A Einstein měl pravdu: minuta na dvou různých místech není stejná minuta.

ČTĚTE TAKÉ: Cestování časem pod lupou fyziky: co je teoreticky možné a kde začíná sci-fi

Praktické důsledky pro náš každodenní život

Tento článek se může zdát abstraktní, avšak efekt časové dilatace má dnes konkrétní využití:

• GPS satelity musí korigovat čas o 38 mikrosekund denně,
  jinak by jejich navigační systémy selhaly.
• Čas na palubě letadel se liší od času na zemi.
• Experimenty s atomovými hodinami ukazují časové rozdíly i mezi patry výškových budov.

Bez kompenzace relativistických efektů by moderní technologie selhaly v průběhu několika minut.

To znamená jediné: relativity není teorie ze školních učebnic — je to mechanika, která určuje naši realitu.

Když stojíme na vrcholu hory, jsme o nepatrný zlomek sekundy starší než lidé u moře. Když se noříme hluboko pod povrch, čas se zpomaluje. A v útrobách urychlovačů se odehrává fyzika, která mění trvání existence částic.

Čas není pevná linie. Je to síť, která se ohýbá, natahuje a kroutí kolem gravitace a pohybu.

A možná na tom spočívá i největší krása vědy — že svět, který považujeme za běžný, je mnohem flexibilnější, podivnější a krásnější, než se na první pohled zdá.

Zdroje

1. Chou, C. W. et al. Optical Clocks and Relativity. Science, 2010.

2. Ashby, N. Relativity in the Global Positioning System. Living Reviews in Relativity, 2003.

3. Einstein, A. The Foundation of the General Theory of Relativity. Annalen der Physik, 1916.

4. Vessot, R. F. C. et al. Test of Relativistic Gravitation with a Space-Borne Hydrogen Maser. Physical Review Letters, 1980.

5. CERN. Time Dilation in Particle Physics. Technical Report Series, 2020.

6. Will, C. M. The Confrontation between General Relativity and Experiment. Living Reviews in Relativity, 2014.

7. Parker, R. et al. Measurement of gravitational time dilation using cold atoms. Nature, 2018.