چرا با نزدیک شدن به سیاه چاله ها زمان کند می‌شود؟

سیاه چاله‌ ها بسیاری از قوانین فیزیک را به چالش می‌کشند. حتی با نزدیک شدن به سیاه چاله زمان نیز کند می‌شود. در ادامه به چرایی این اتفاق می‌پردازیم.

سیاه چاله ها پدیده‌های فضایی عجیب و البته جذابی هستند. آنها می‌توانند ستاره‌ها را به طور کامل ببلعند، بافت فضا-زمان را خم کنند و نیروی گرانشی فوق‌العاده قدرتمندی را به هر جسمی وارد نمایند. به طور کلی سیاه چاله ها می‌توانند کارهای غیرعادی زیادی انجام دهند؛ اما شاید عجیب‌ترین اتفاق در مورد آنها کند شدن زمان با نزدیک شدن به سیاه چاله باشد.

دلیل کند شدن زمان با نزدیک شدن به سیاه چاله

برای اینکه متوجه شوید چرا زمان با نزدیک شدن یک جسم به سیاه چاله کند می‌شود، باید ابتدا با مفهوم اتساع زمان آشنا شوید. آلبرت اینشتین که بسیار به فضا و زمان فکر می‌کرد، اولین فردی بود که به نسبی بودن زمان پی برد. پس از یک دهه تلاش، اینشتین در سال ۱۹۱۵ نظریه نسبیت را منتشر کرد و به واسطه آن علاوه بر وارد کردن ضربه مهمی به فیزیک نیوتونی، دنیای علم را نیز دگرگون کرد.

اینشتین اعلام کرد که قوانین فیزیک در سرتاسر جهان ثابت هستند؛ اما مفاهیمی همچوم سرعت یا حرکت، فضا و زمان اینگونه نیستند و نسبی به حساب می‌آیند. نسبت به چه‌ چیزی؟ نسبت به فرد ناظر. اینشتین معمولا در مورد قطار صحبت می‌کرد و مثال میزد که چطور افرادی که سوار قطار هستند نسبت به افرادی که بیرون از آن ایستاده‌اند، سرعت و زمان را به شکلی متفاوت متوجه می‌شوند.

وی توضیح داد که سرعت قطار در حال حرکت برای کسی که درون آن ایستاده است نسبت به کسی که در یک قطار دیگر به صورت موازی آن را دنبال می‌کند، بیشتر است. همین نیز باعث شد که افراد آزمایش‌های عجیب زیادی را با ساعت‌های اتمی انجام دهند و در نهایت نیز ثابت شد که حق با اینشتین بوده و زمان نسبی است.

اما اگر بخواهیم از نظر علمی دقیق باشیم، زمان به خاطر جایی که ناظر ایستاده تغییر نمی‌کند، بلکه تغییرات آن به خاطر گرانش است. دانشمندان با اندازه‌گیری زمان (با استفاده از ساعت‌های اتمی) در بالای ساختمان و در طبقه همکف و یا با با اندازه‌گیری زمان در یک ماهواره در حال گردش و در زمین این موضوع را ثابت کردند.

بنابراین اگر گرانش می‌تواند باعث کند شدن زمان شود، با نزدیک شدن به یک نیروی گرانشی فوق‌العاده قوی به نام سیاه چاله چه اتفاقی میفتد؟ با توجه به چگالی و گرانش بالای سیاه چاله، شدیدترین حالت اتساع زمان در این پدیده‌های نابودگر رخ می‌دهد. آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا به بررسی سیاه چاله‌ ها پرداخت تا متوجه شود که چطور فضا و زمان با همدیگر تعامل می‌کنند.

این تیم توضیح دادند که اگر یک شیء به سیاه چاله نزدیک شود، جریان زمان از نظر شخصی که بیرون سیاه چاله (خارج از تاثیر گرانشی) قرار گرفته، کند می‌شود. به عنوان مثال، اگر یک ستاره به سیاه چاله نزدیک شود و ما بتوانیم آن را با استفاده از تلسکوپ ببینیم، متوجه می‌شویم که سرعتش کم و کمتر می‌شود تا اینکه در زمان متوقف می‌شود.

در واقع ما هیچ‌وقت افتادن ستاره درون سیاه چاله را نخواهیم دید؛ اما از نظر ستاره، زمان به صورت عادی پیش می‌رود. بر اساس نظریه نسبیت اینشتین، زمان به خاطر نیروی گرانش در نزدیکی هر جرم بزرگی کند می‌شود. به این پدیده اتساع زمان گرانشی می‌گویند که البته در نزدیکی سیاه چاله به شکل فزاینده‌ای شدت می‌گیرد.

سیاه چاله‌ ها زمانی ستاره‌های در حال مرگ بزرگی بودند که جرمی حدود صدها و حتی هزاران برابر بیشتر از خورشید داشته‌اند؛ اما در نهایت فروریخته و در یک اندازه خیلی کوچک فشرده شده‌اند. تنها جرمی در حد سیاه چاله می‌تواند سبب کند شدن محسوس زمان شود.