تعريف تمدد الزمن
عرّفت النظرية النسبية موضوع تمدد الزمن بأنه الاختلاف في سرعة الحدث أو تباطؤ الزمن، اعتمادًا على الجاذبية في مكان الحدث، فعلى سبيل المثال إن كان هناك مراقبان أحدهما في منطقة جاذبية على الأرض، والآخر انطلق في رحلة إلى الفضاء الخارجي.
حينها سيمر الوقت على الشخص الموجود في الفضاء بصورة أبطأ بكثير مقارنة بالشخص الذي ما زال على الأرض، ويتم تمييز ذلك من خلال سرعة مرور الأحداث في فترة زمنية معينة.
يؤثر تمدد الزمن أيضًا على عمر الشخص، لأن الساعة والزمن يتباطآن في الفضاء، فعلى سبيل المثال إن كان هناك توأم على الأرض يعملان في وكالة ناسا الفضائية، أحدهما انطلق في رحلة إلى الفضاء بسرعة تقارب 95% من سرعة الضوء ، والآخر بقي على الأرض.
عند عودة رائد الفضاء سيكون مر عليه في رحلته 10 سنوات على توقيته، أما توأمه فيكون مر عليه 32 عامًا، مما يعني أن السرعات نسبية، والوقت ليس مطلقًا بل نسبيًا يعتمد على إطار مرجعي، ولكل إطار مرجعي سرعة تختلف حسب الجاذبية.
معادلة تمدد الزمن
تنص معادلة تمدد الزمن أو النسبية الخاصة، على أن الوقت يمر بمعدلات مختلفة، وفي إطارات مرجعية مختلفة، وفيما يأتي نص معادلة تمدد الزمن:
الوقت المراقب في الإطارين المرجعيين = الوقت المقاس في إحدى الإطارات المرجعية/ (1-سرعة الجسم المتحرك^2/سرعة الضوء في الفراغ^2)*0.5
وبالرموز:
T= t0/ (1-v2/ c2)*0.5
إذ إن:
T: الوقت المراقب في الإطارين المرجعيين.
t0: الوقت المقاس في الإطار المرجعي الواحد.
v: سرعة الجسم المتحرك.
c: سرعة الضوء في الفراغ.
أمثلة على تمدد الزمن
يوجد العديد من الأمثلة على تمدد الزمن، وفيما يأتي بعض منها:
إذ تسير الساعات في الطائرات بسرعات تختلف عن الساعات على الأرض.
- نظام تحديد المواقع العالمي (بالإنجليزية: Global Positioning System):
واختصاره (GPS)، الذي يمتلك ضبطًا لاتساع الوقت بحيث تتواصل الأجهزة الأرضية مع الأقمار الصناعية، إذ تُبرمج هذه المعلومات لتعويض الفارق الزمني اعتمادًا على سرعتها وتأثير الجاذبية.
- سير الوقت بسرعة أبطأ في حال مراقبة الساعة المتحركة:
وذلك على عكس الساعة الثابتة التي تتحرك بسرعة أكبر.
استخدامات تمدد الزمن
تتعدد استخدامات تمدد الزمن، وفيما يأتي بعض منها:
- السماح للناس بالسفر عبر الزمن في المستقبل.
- جعل فكرة السفر بين الكواكب ممكنة على المقاييس الزمنية البشرية.
- تقليل الضغوط النفسية والفسيولوجية التي يتعرض لها روّاد الفضاء نتيجة اختلاف مرور الوقت لديهم عن الأرض، وسيقل الوقت الذي يعتبر فارقًا عن الوقت على الأرض.
- تمكين البشر من صنع آلات الزمن والتي ستكون قادرة على الحركة للأمام ورؤية المستقبل وليس للخلف، وهذا يعني أن قيام الناس برحلة للمستقبل لن تُمكنهم من العودة.
نستنتج مما سبق أن التمدد الزمني هو إبطاء الزمن الذي عرّفته النظرية النسبية لآينشتاين، وذلك بعد قياسه سرعات الأجسام على مقربة من سرعة الضوء، ومن ثم ملاحظة تمدد الزمن عندما يقترب أحد الجسمين اللذين يتحركان بسرعات كبيرة من كتلة كبيرة، لتتأثر بالجاذبية وتختلف بناءً عليها.
ومن أهم الأمثلة عليه رواد الفضاء الذين يمر الوقت عليهم بصورة بطيئة جدًا على عكس سكان الأرض، وسوف يستخدم تمدد الزمن في تطبيقات تُحدث ثورة في عالمنا أهمها السفر عبر المستقبل، والتنبؤ بالأحداث.
