Nemcsak abszolút idő nincs, de a Föld magasabb pontjain gyorsabban telik az idő, mint alacsonyabban. Az űrtől a hegycsúcsokon át az asztallapokig mérték a különbséget, és Einsteinnek pontosan igaza volt.
Sokan kételkedtek a fizikusok között, akik úgy gondolták, hogy a gravitációs vöröseltolódás teljesen fizikátlan. Ez szorosan összefügg az órák járásának sebességével: az adott időintervallumban a helyünk mellett elhaladó hullámok csúcsainak száma határozza meg a kapott fény frekvenciáját, és ha a gravitációs vöröseltolódás valós, akkor egy foton feljebb vagy lejjebb küldésének egy gravitációs mezőben megfigyelhető következményekkel kell járnia. Ez azt jelenti, hogy - mint a legtöbb fizikai jóslat esetében - van mód a tesztelésre. Tegyük fel, hogy előidézünk egy kvantumátmenetet. Vagy egy elektron változik az energiaszinteken, vagy egy gerjesztett atommag konfigurálja át magát, felszabadítva egy energikus fotont. Ha van a közelben egy hasonló atom (vagy atommag), annak képesnek kell lennie elnyelni ezt a fotont, mivel ugyanaz a fizika, amely egy foton kibocsátását eredményezi, a fordított folyamathoz is vezethet: a foton elnyeléséhez.
Ha azonban a fotont akár hosszabb, akár rövidebb hullámhosszra toljuk el - függetlenül attól, hogy ezt hogyan tesszük -, akkor már nem lesz képes elnyelni. A kvantumuniverzum törvényei elég merevek, és ha egy foton egy kicsit túl sok vagy túl kevés energiával érkezik, akkor nem váltja ki a megfelelő gerjesztést. Ez vezetett egy figyelemre méltó kísérlethez, a Pound-Rebka kísérlethez, amely a gravitációs vöröseltolódás létezését igyekezett bizonyítani és számszerűsíteni, valamint bebizonyítani, hogy az idő valóban gyorsabban telik a fejünknél, mint a lábunknál. A kísérletezők egy függőleges toronyban egy fotonokat kibocsátó forrást állítottak fel, majd ugyanezt az anyagot a torony másik végére helyezték. Ha nem lenne gravitációs vöröseltolódás - vagyis ha az idő mindenki számára ugyanolyan gyorsan futna -, akkor a torony másik végén lévő anyagnak el kellene nyelnie az első végéből kibocsátott fotonokat.
Persze nem így történt, mert nem a megfelelő energiával, és így nem a megfelelő hullámhosszal rendelkeztek.
De a két kutató, akiről a kísérlet a nevét kapta, azt csinálta, hogy felállított egy oszcillátort (lényegében egy hangszóró belsejét), amely lehetővé tette számukra, hogy felerősítsék a torony egyik végén lévő, fotonokat kibocsátó anyagot. Ha a megfelelő mértékben felerősítik, gondolták, akkor ezt az indukált Doppler-eltolódást úgy tudják beállítani, hogy az pontosan kioltja a megjósolt gravitációs vöröseltolódást. Ami az időt illeti, alapvetően egy extra mozgást (és egy extra kis időtágulást) adtak hozzá, hogy kompenzálják a gravitáció által bevezetett hatásokat. Egyszer csak, amikor a megfelelő frekvenciát elérték, a (vas)atomok elkezdték elnyelni ezeket a kibocsátott fotonokat a másik oldalról.
A kezdeti kísérlet megerősítette az általános relativitáselmélet jóslatait, majd Pound és Snider az 1960-as évek folyamán továbbfejlesztette azokat. Az általános tanulság a következő: minden méternyi magasságnyereséghez ~33 nanométer/másodperc Doppler-eltolódásra van szükség a kompenzáláshoz. Ez olyan, mintha a Föld felszínén alacsonyabbnak lenni egy bizonyos sebességű mozgást igényelne, csak hogy az idő ugyanolyan gyorsan múljon, mintha magasabban lennél. Más szóval, a lábadnál lévő extra kis sebességnövelés nélkül - az idődilatáció hozzáadása nélkül - a Föld gravitációs mezejénél magasabban fekvő helyeken gyorsabban telik az idő. A fejed, hogy nyersen fogalmazzak, gyorsabban öregszik, mint a lábad. De még az eredeti kísérleteknél is jobbat tehetsz: közvetlenül mérheted az idő múlását atomóra-technológiával.
Az idő meghatározásának módja az évszázadok során fejlődött; ami korábban a Föld tengelye körül forgó vagy a Nap körül keringő mozgásától függött, azt mára felváltotta az atomi meghatározás. Az általunk ismert másodpercet a cézium-133 atom határozza meg. Ebben az atomban van egy hiperfinom átmenet, amely hihetetlenül pontos, és egy nagyon különleges hullámhosszú fotont bocsát ki. Ez a hullám, ha 9.192.631.770 ciklust veszünk belőle, a másodperc modern definíciója. És mégis, ha fogunk egy atomórát - akár cézium, akár higany, akár alumínium vagy bármely más elem alapján -, és áthelyezzük egy másik magasságba, az óra az eredeti magasságtól eltérő sebességgel fog járni: magasabb magasságban (gyengébb gravitációs mezőben) gyorsabban, alacsonyabb magasságban (erősebb gravitációs mezőben) lassabban.
Ezt kísérleti úton elképesztő pontossággal igazolták, mivel már 0,33 méteres magasságkülönbségnél is kimutatták ezeket a megjósolt eltolódásokat. A Föld viszonylag gyenge gravitációs mezejében ez figyelemre méltó eredmény, amely megmutatja, hogy az atomórák időmérése milyen pontos lett. De ha ezt egy szélsőségesebb környezetbe vinnénk, a hatások óriásiak lennének. Az Univerzumban nincs olyan környezet, amely gravitációs szempontból szélsőségesebb lenne, mint egy fekete lyuk. Ha megközelítenéd az eseményhorizontját, az idő számodra olyan lassan telne, hogy egyetlen másodperc alatt (számodra) évszázadok, évezredek vagy akár évszázadok telhetnének el. Ez elég ahhoz, hogy az ember aggódjon, hogy még ha sikerülne is féregjáratot építeni, a tér intenzív görbülete miatt az Univerzum egész értelmes része - ahol csillagok, galaxisok és érdekes kémiai folyamatok zajlanak - elmúlhatna, miközben az utazó áthalad rajta.
(Forrás: BigThink)
