A primeira máquina a transportar de forma mensurável o relógio feito pelo homem para o futuro foi um voo regular de passageiros. Em outubro de 1971, um físico e um astrônomo compraram passagens de avião e quatro relógios atômicos com feixe de césio, colocaram os relógios no banco do passageiro e deram duas voltas ao mundo. Quando compararam esses relógios com os mesmos relógios mantidos no Observatório Naval dos Estados Unidos, os relógios viajantes discordaram dos relógios estacionários por uma fração de milionésimo de segundo. A diferença não foi erro de medição. Isto foi uma dilatação do tempo e aproximou-se da previsão da relatividade de Einstein.
Nomeado em homenagem ao físico Joseph Hafel e ao astrônomo Richard Keating, o experimento foi publicado na revista ciência Em 1972, apareceram dois pequenos artigos: um expôs Ganho de tempo previstoRelatar mais de uma medição. A relatividade foi testada anteriormente e com mais precisão. O que Hafel e Keating fizeram foi experimentar relógios prontos para uso em vôo normal, em escalas que uma pessoa poderia segurar na cabeça.
O que o relógio voador realmente mostrou
Duas influências estavam em ação, puxando em direções opostas. A relatividade especial diz que um relógio em movimento se move mais devagar, então a velocidade por si só deveria ter deixado os relógios aéreos para trás. A relatividade geral diz que um relógio se move mais rápido em altitudes mais elevadas, em gravidade ligeiramente mais fraca, então a altitude deveria tê-lo feito avançar. Num jato em altitude de cruzeiro, ambos os efeitos são pequenos e bastante comparáveis em tamanho, tornando o experimento delicado.
Os resultados estão divididos por direção. Para viagens para o leste, a teoria previa que os relógios voadores perderiam cerca de 40 nanossegundos (±23); Eles perderam 59 (±10). A oeste, a previsão era de cerca de 275 nanossegundos (±21), e os relógios davam 273 (±7).
Essas barras de erro são importantes: a figura voltada para o leste é folgada, a figura voltada para o oeste é muito justa.
Há uma razão definida para essa disparidade. Isto vem do fato de que o movimento relevante não é o movimento do plano sobre o solo, mas o movimento relativo ao centro de uma Terra não rotativa. O planeta já está girando para leste no equador a cerca de 1.600 quilômetros por hora. Voe para o leste e adicione isso; Voe para oeste e você subtrairá disso. Portanto, um relógio voltado para o leste acelera e perde tempo, enquanto um relógio voltado para o oeste desacelera e ganha tempo.
Por que “viagem no tempo” é a frase correta na escala errada
O enquadramento popular deve ser tratado até certo ponto. “Viagem no tempo para o futuro” é bastante consistente com o resultado para o leste: aquele relógio chegou em casa marcando menos do que o relógio deixado para trás, portanto, um pouco menos de tempo passou do seu ponto de vista, e é um pedaço do futuro do relógio terrestre. O relógio para o oeste estava andando na direção oposta, e o slogan elegante de que um relógio que corre anda mais devagar não explica, por si só, o experimento para provar isso.
Outra revisão da escala. É apenas direto e medido em bilionésimos de segundo. Nada aqui impede e nada se assemelha à versão cinematográfica. O efeito só aumenta com a velocidade, e nenhum carro bruto chegou perto da velocidade que o tornaria tão dramático.
Mesmo efeito, rodando no seu telefone
Uma demonstração mais persuasiva não é de todo o voo de 1971. Este é o sistema de navegação por satélite que a maioria das pessoas carrega. Os satélites GPS situam-se a cerca de 20.200 km de altitude e movem-se rapidamente, pelo que ambos os efeitos relativísticos se aplicam. Seu movimento retarda seus relógios em cerca de 7 microssegundos por dia; A sua altura, juntamente com a gravidade fraca, faz com que a sua velocidade seja de aproximadamente 45. Os efeitos gravitacionais vencem, e o resultado líquido é que cada relógio de satélite funciona cerca de 38 microssegundos por dia mais rápido do que um relógio no solo.
Isto não é trivial num sistema que fixa a posição por tempo. Como Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia A relatividade é destacada no livro de examesA correção está embutida no satélite. Se não for tratado, o desvio de tempo se traduzirá em erros de posição crescentes de algo como dezenas de quilômetros por dia. O sistema funcionou porque a relatividade foi tratada como um número a ser subtraído, e o número estava correto.
Pessoas que viajam mais longe
O nome Sergei Krikalev, um cosmonauta russo, é comumente associado à viagem humana no tempo. Em seis missões e 803 dias em órbita, sua velocidade de vôo o manteve em apenas 0,02 segundos, caso contrário ele teria sido, um número Alimentado pelo Universo Hoje. Ao contrário dos satélites GPS, no entanto, a Estação Espacial Internacional orbita em órbitas suficientemente baixas para que o efeito da velocidade exceda uma unidade de altitude, pelo que a sua tripulação envelhece um pouco mais lentamente do que os que estão no solo.
Desde então, o recorde caiu. Oleg Konenko ultrapassou a marca de Gennady Padalka em fevereiro de 2024 e havia acumulado 1.111 dias no espaço em cinco missões quando retornou, em setembro daquele ano. Maior total acumulado já registrado. A vantagem dele sobre o resto de nós é um pouco maior que a de Krikalev.
Ainda é uma fração de segundo.
A pesquisa é tangível, repetível e silenciosa para a infraestrutura que as pessoas usam todos os dias. Também é modesto por design. A única maneira de transformar um nanossegundo num salto perceptível é a velocidades que ainda não podemos alcançar, o que deixa os aviões, satélites e astronautas como os limites honestos do que significa “viagem no tempo”.
