Går tiden i slowmotion på andre planeter?

Tiden går, klokken slår – men to ure tikker ikke nødvendigvis i takt, selvom de begge går præcist. Det ene kan gå hurtigere end det andet, hvis de to ure ikke bevæger sig med samme hastighed eller ikke befinder sig i samme tyngdefelt.

Det har fået vores læser Maya Elisabeth Bech til tasterne. Hun skriver:

»Jeg ved, at tid på planeten Jorden ikke nødvendigvis er den samme som på andre planeter. Fx i filmen Interstellar, hvor en time på en planet var syv år på Jorden.«

»Derfor er mit spørgsmål: Hvis man nu forestillede sig, at to mennesker rejste ud til en anden planet med en anden tid end Jordens, og den ene tager ned på planeten, mens den anden er uden for dens atmosfære – ville personen uden for atmosfæren så kunne tage en kæmpe kikkert og se alt, hvad den anden laver på planeten i slowmotion eller high speed?«

Det er slet ikke noget dumt spørgsmål, og svaret kommer da også prompte fra Jens Hjorth, der er fysikprofessor på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet:

»Ja, det vil se ud, som om alt foregår i ekstrem slowmotion.«

Rum og tid er relative størrelser

Det kræver selvfølgelig en uddybning, og situationen i science fiction-filmen er da også helt speciel. Men det er faktisk tilfældet, at tiden går en smule langsommere på en stor planet end på en lille. På en stor planet er tyngdekraften nemlig større. Desuden går tiden forskelligt, hvis de to planeter ikke bevæger sig med samme hastighed.

Alt det fandt Albert Einstein ud af, da han formulerede sine relativitetsteorier. Det kan lyde sært, men det er nu engang sådan, at tid og rum ikke er absolutte størrelser, der er ens for alle, men at de er relative og i øvrigt forbundne, så man bør tale om en rumtid frem for rummet og tiden hver for sig.

Rumtiden krummer om masse, så både tid og rum ændrer sig, og faktisk behøver man ikke engang to planeter. Tiden går også forskelligt, hvis man befinder sig i forskellige højder på samme planet, inklusive på Jorden. Det skyldes, at tyndekraften aftager med afstanden, og det er netop forskellen på tyngdefeltets størrelse, der giver forskellen i tidens gang.

Overboen ældes hurtigere end underboen

I 2010 kunne amerikanske forskere vise, at ure går forskelligt, blot de er adskilt med 33 centimeter i højden.

Hvis man lever sit liv et par trappetrin højere oppe end sin tvilling, vil man ældes en smule hurtigere, men der skal ekstremt præcise ure til at måle forskellen. Den beløber sig nemlig kun til 90 milliardtedele af et sekund i løbet af et liv på 79 år.

De effekter, som kan udregnes med Einsteins relativitetsteori, er normalt uhyre små.

De bliver kun store, når hastighederne kommer tæt på lysets, eller når man er i nærheden af meget kompakte og massive objekter som for eksempel sorte huller eller neutronstjerner.

Og så er vi tilbage ved Interstellar-filmens voldsomme tidsforskydning. Den skyldes nemlig ikke planetens dimensioner – selvom den godt nok er lidt større end Jorden – men at den kredser rundt ganske tæt på et stort sort hul med en masse som 100 millioner sole.

Et sort hul skal der til

»Hvis astronauterne er i et kraftigt tyngdefelt, tæt på et sort hul, så vil det for en iagttager langt væk fra det sorte hul se ud, som om tiden går langsommere for dem. Tingene går næsten i stå,« fortæller Jens Hjorth.

Tidens gang vil føles fuldstændig normal for begge parter. Først når de mødes, vil de kunne sammenligne ure og se, at iagttageren langt fra det sorte hul er blevet ældre, end dem der var nede på planeten – præcis som det sker i Interstellar.

Det sorte hul i sig selv er dog ikke nok til at give så stor en effekt, at en time på planeten svarer til syv år på Jorden. For at det skal kunne lade sig gøre, skal det sorte hul også rotere helt ekstremt hurtigt, så andre relativistiske effekter kommer i spil, og tidsforlængelse bliver endnu større. Det har fysikeren Kip Thorne, der var konsulent på Interstellar, regnet ud.

Men nu er det jo også bare en film, og ikke virkelighed.

Kikkerten skal byttes ud med et radioteleskop

Under alle omstændigheder er det altså ikke nok bare at være uden for planetens atmosfære. Her vil man jo stadig være i tyngdefeltet fra det sorte hul. Man skal længere væk.

Og så skal det i øvrigt være en ganske særlig kikkert, man peger i retning af de astronauter, der sammen med planeten kredser rundt om det sorte hul. For der sker nemlig også noget med det lys, der forlader astronauterne.

Lyset skal så at sige kravle ud af tyngdefeltet, så det bliver trukket ud og får længere bølgelængde, forklarer Jens Hjorth:

»Tidsforsinkelsen betyder, at der kommer meget færre fotoner, og disse er kraftigt rødforskudte. Så man vil ikke se noget med en normal optisk kikkert. I dette tilfælde skal man observere med et meget kraftigt radioteleskop for at se nogen bevæge sig!«

For at se astronauterne gå rundt i slowmotion, skal man så forvandle radiobølgerne tilbage til noget, som det menneskelige øje kan se, nemlig synligt lys.

T-shirt på vej

Så den er altså god nok. Ifølge Einsteins relativitetsteori, som er blevet bekræftet i utallige eksperimenter, vil det for en iagttager langt væk se ud, som om folk bevæger sig i slowmotion, hvis de befinder sig tæt på et stort, sort hul.

Maya Elisabeth Bech skal have en T-shirt for det gode spørgsmål, som måske vil få os til at se eller gense den flotte science fiction-film Interstellar med lidt andre øjne.

Du kan læse mange flere svar på gode spørgsmål i sektionen Spørg Videnskaben her på sitet – eller du kan sende dit eget spørgsmål til sv@videnskab.dk og selv vinde en T-shirt.