အချိန်ပြန့်ကားခြင်း- အချိန်၏ နှိုင်းရသီအိုရီနှင့် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှုကို စူးစမ်းလေ့လာခြင်း
Pendahuluan
အချိန်ဆိုတဲ့ အယူအဆကို လူတိုင်းအတွက် တူညီတဲ့နှုန်းနဲ့ တိုးတက်နေတယ်လို့ ယူဆလေ့ရှိပါတယ်။ ဒါပေမယ့် အဲလ်ဘတ် အိုင်းစတိုင်းဟာ သူ့ရဲ့ နှိုင်းရသီအိုရီကို တီထွင်ခဲ့တဲ့အခါ ဒီအမြင်ဟာ သိသိသာသာ ပြောင်းလဲသွားခဲ့ပါတယ်။ ဒီသီအိုရီမှာ အစိတ်ဝင်စားစရာအကောင်းဆုံး အယူအဆတစ်ခုကတော့ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းဖြစ်ပြီး အလျင်နဲ့ ဆွဲငင်အားပေါ် မူတည်ပြီး အချိန်ဟာ ဘယ်လို မတူညီတဲ့နှုန်းထားတွေနဲ့ ရွေ့လျားနိုင်တယ်ဆိုတာကို ဖော်ပြပါတယ်။ ဒီဆောင်းပါးမှာ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းဆိုတဲ့ အယူအဆကို လေ့လာသုံးသပ်ပြီး အဲဒါကို အတည်ပြုခဲ့တဲ့ စမ်းသပ်အထောက်အထားတွေနဲ့ စကြဝဠာအပေါ် ကျွန်ုပ်တို့ရဲ့ နားလည်မှုအပေါ် သက်ရောက်မှုတွေကို ရှင်းပြသွားမှာပါ။
နှိုင်းရသီအိုရီနှင့် အချိန်ပြန့်ကျဲမှုသီအိုရီ
၁၉၀၅ ခုနှစ်တွင် အဆိုပြုခဲ့သော အိုင်းစတိုင်း၏ အထူးနှိုင်းရသီအိုရီသည် ရွေ့လျားနေသော လေ့လာသူများအတွက် အချိန်နှုန်း မတူညီနိုင်သည်ဟူသော နိယာမကို မိတ်ဆက်ခဲ့သည်။ ဤသီအိုရီအရ အရာဝတ္ထုတစ်ခုသည် အလင်းအလျင်နှင့် ပိုမိုနီးကပ်စွာ ရွေ့လျားလေ၊ တည်ငြိမ်နေသော လေ့လာသူတစ်ဦးအတွက် အချိန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ၎င်းအတွက် အချိန်ပိုနှေးလေဖြစ်သည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို အချိန်ပြန့်ကားခြင်းဟု လူသိများသည်။
ဒီရိုးရှင်းတဲ့ရှင်းလင်းချက်ကို ခေတ်သစ်ရူပဗေဒမှာ အထင်ရှားဆုံးစမ်းသပ်ချက်ဖြစ်တဲ့ “Twin Experiment” နဲ့ ရှင်းပြနိုင်ပါတယ်။ ဒီအခြေအနေမှာ အမွှာတစ်ယောက်က ကမ္ဘာပေါ်မှာရှိနေမှာဖြစ်ပြီး နောက်တစ်ယောက်က အလင်းရဲ့အလျင်နီးပါးနဲ့ ခရီးသွားနေပါတယ်။ ခရီးသွားပြန်လာတဲ့အခါ ကမ္ဘာပေါ်က အမွှာက သူတို့ထက် သိသိသာသာပိုအိုမင်းသွားတာကို တွေ့ရှိရမှာပါ။ ဒါဟာ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းရဲ့ တိုက်ရိုက်ရလဒ်ပါပဲ။
ဖြစ်ရပ်ဆန်းရဲ့နောက်ကွယ်က သင်္ချာပညာ
အချိန်ပြန့်ကားမှုကို အထူးနှိုင်းရသီအိုရီမှ ပေါ်ပေါက်လာသော ညီမျှခြင်းကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်။ \(t_0\) သည် ရွေ့လျားနေသောစနစ်တွင် တိုင်းတာထားသော အချိန်ဖြစ်ပြီး \(t\) သည် တည်ငြိမ်သော စောင့်ကြည့်သူတစ်ဦး တိုင်းတာထားသော အချိန်ဖြစ်ပါက ညီမျှခြင်းမှာ-
\[ t = \frac{t_0}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
ဒီမှာ:
–\( v\) သည် ရွေ့လျားနေသော အရာဝတ္ထု၏ အလျင်ဖြစ်သည်။
– \( c \) သည် အလင်း၏အလျင်ဖြစ်သည်၊
– \( t_0 \) သည် ရွေ့လျားနေသော frame ရှိ အချိန် ('dilated' time) ဖြစ်သည်။
ဤညီမျှခြင်းအရ \( v \) သည် \( c \ ထံ ချဉ်းကပ်လာသည်နှင့်အမျှ \( t \) သည် \( t_0 \ ထက် များစွာကြီးလာကြောင်း ပြသထားပြီး၊ မြန်ဆန်စွာ ရွေ့လျားနေသော အရာဝတ္ထုများအတွက် အချိန်သည် ပိုမိုနှေးကွေးစွာ ကုန်လွန်သွားကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
အတွေ့အကြုံဆိုင်ရာ အထောက်အထား
၁။ မူအွန် အမှုန်များ
အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းအတွက် အခိုင်မာဆုံး အတွေ့အကြုံအထောက်အထားတစ်ခုမှာ ကမ္ဘာ့လေထုအတွင်းရှိ muon အမှုန်များကို လေ့လာတွေ့ရှိချက်များမှ လာပါသည်။ Muon များသည် နာနိုစက္ကန့် အစီအစဉ်ဖြင့် သက်တမ်းအလွန်တိုတောင်းသော အမှုန်များဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့ကို ကော့စမစ်ရောင်ခြည်များသည် အပေါ်ယံလေထုနှင့် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိသောအခါ ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏အချိန်သည် ဓာတ်ခွဲခန်းတွင်ကဲ့သို့ တူညီသောနှုန်းဖြင့် စီးဆင်းပါက ၎င်းတို့၏အမြန်နှုန်းကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားပါက ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်သို့ မရောက်မီ ယိုယွင်းသွားသင့်သည်။ သို့သော် muon များသည် အလင်းအလျင်နှင့် နီးကပ်စွာ ခရီးသွားသောကြောင့် ၎င်းတို့၏အချိန် နှေးကွေးသွားသည် (အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်း)၊ ယိုယွင်းပျက်စီးခြင်းမပြုမီ မြေပြင်သို့ ရောက်ရှိစေသည်။
၂။ GPS ဂြိုလ်တုများပေါ်ရှိ အဏုမြူနာရီများ-
GPS ဂြိုဟ်တုများအသုံးပြုမှုတွင် နှိုင်းရဆိုင်ရာပြင်ဆင်မှုများလည်း လိုအပ်ပါသည်။ GPS ဂြိုဟ်တုများသည် ကမ္ဘာမြေကို မြန်နှုန်းမြင့်ဖြင့် လှည့်ပတ်နေပြီး ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်ထက် ဆွဲငင်အားအားနည်းသော စက်ကွင်းတွင် ရှိနေသည်။ ဤအခြေအနေနှစ်ခုစလုံးသည် ဂြိုဟ်တုများရှိ အက်တမ်နာရီများကို ကမ္ဘာမြေပေါ်ရှိ ဂြိုဟ်တုများထက် ပိုမိုမြန်ဆန်စွာ လည်ပတ်စေသည်။ ထို့ကြောင့် GPS စနစ်သည် တိကျသော အနေအထားကိုဩဒိနိတ်များကို ပေးစွမ်းရန်အတွက် ဤနှိုင်းရဆိုင်ရာအကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည်။
အထွေထွေနှိုင်းရသီအိုရီနှင့် ဆွဲငင်အား
အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းသည် မြင့်မားသောအမြန်နှုန်းများကြောင့်သာမက အိုင်းစတိုင်း၏ ယေဘုယျနှိုင်းရသီအိုရီဖြင့် ရှင်းပြထားသည့်အတိုင်း ပြင်းထန်သော ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းများကြောင့်လည်း ဖြစ်ပေါ်ပါသည်။ ဤသီအိုရီအရ အားနည်းသော ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းများထက် ကြီးမားသောဒြပ်ထုများအနီးတွင် အချိန်သည် ပိုမိုနှေးကွေးစွာ ဖြတ်သန်းသွားပါသည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို "ဆွဲငင်အားအချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်း" ဟုလူသိများသည်။
ဒါကို သရုပ်ပြဖို့ အထင်ရှားဆုံး စမ်းသပ်ချက်ကတော့ Hafele-Keating စမ်းသပ်ချက်ပါ။ ၁၉၇၁ ခုနှစ်မှာ Joseph Hafele နဲ့ Richard Keating တို့ဟာ အက်တမ်နာရီတစ်လုံးကို သယ်ဆောင်လာတဲ့ လေယာဉ်နဲ့ ကမ္ဘာတစ်ဝှမ်း ခရီးသွားခဲ့ကြပါတယ်။ ဒီနာရီကို ကမ္ဘာပေါ်က ပုံသေအက်တမ်နာရီနဲ့ နှိုင်းယှဉ်ကြည့်တဲ့အခါ ရလဒ်တွေက ယေဘုယျနှိုင်းရသီအိုရီရဲ့ ခန့်မှန်းချက်တွေနဲ့ ကိုက်ညီတဲ့ အချိန်ကွာခြားချက်ကို ပြသခဲ့ပါတယ်- လေယာဉ်ရဲ့နာရီက ကမ္ဘာပေါ်က နာရီနဲ့ နှိုင်းယှဉ်ရင် အချိန်ပိုနှေးတာကို ပြသခဲ့ပါတယ်။
စကြဝဠာဗေဒနှင့် တွင်းနက်များ
သူ့ရဲ့အလုပ်က အဲဒီမှာတင် မပြီးဆုံးသေးပါဘူး။ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာမှုဟာ စကြဝဠာဗေဒနဲ့ နက္ခတ္တရူပဗေဒမှာ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းတဲ့ သက်ရောက်မှုတွေ ရှိပါတယ်။
၁။ တွင်းနက်တစ်ဝိုက်
တွင်းနက်တစ်ခု၏ အဖြစ်အပျက်မိုးကုပ်စက်ဝိုင်းတွင် ဒြပ်ဆွဲအားစက်ကွင်းသည် အလွန်အားကောင်းသောကြောင့် ဤဒေသသို့ ချဉ်းကပ်လာသူတစ်ဦးအတွက် အချိန်က တွင်းနက်မှ ဝေးကွာသော လေ့လာသူတစ်ဦးနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သိသိသာသာ နှေးကွေးသွားမည်ဖြစ်သည်။ အာကာသယာဉ်မှူးတစ်ဦးသည် အဖြစ်အပျက်မိုးကုပ်စက်ဝိုင်းသို့ ဖြည်းဖြည်းချင်းချဉ်းကပ်ပါက ဝေးလံသော လေ့လာသူသည် ၎င်းတို့၏ ရွေ့လျားမှုသည် ရပ်တန့်သွားသည်ကို မြင်တွေ့ရမည်ဖြစ်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင် အာကာသယာဉ်မှူး၏ ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် ပြင်ပစကြဝဠာရှိ အချိန်သည် အရှိန်မြှင့်လာမည်ဖြစ်သည်။
၂။ စကြဝဠာ ကျယ်ပြန့်ခြင်း-
အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းသည် စကြဝဠာကျယ်ပြန့်လာခြင်းနှင့် ဆက်စပ်၍လည်း သက်ဆိုင်ပါသည်။ Big Bang သီအိုရီအရ စကြဝဠာသည် အလွန်ပူပြင်းပြီး သိပ်သည်းသော အခြေအနေမှ ၎င်း၏ ကျယ်ပြန့်လာမှုကို စတင်ခဲ့သည်။ စကြဝဠာကျယ်ပြန့်လာမှုနှုန်းသည် အချိန်နှုန်းအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိပြီး အလွန်ဝေးကွာပြီး မြန်ဆန်သော အရာဝတ္ထုများမှ အလင်းယိုယွင်းမှုတွင် မြင်တွေ့နိုင်သည်။ အလွန်ဝေးကွာသော အရာဝတ္ထုများနှင့် စကြဝဠာအစနှင့် နီးကပ်သော အရာဝတ္ထုများမှ အလင်းများသည် အနီရောင်အရွေ့တစ်ခုကို ကြုံတွေ့ရပြီး ၎င်းကို စကြဝဠာဆိုင်ရာ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာမှုနှင့်လည်း ဆက်စပ်နိုင်သည်။
ဒဿနိကဗေဒဆိုင်ရာ အကျိုးဆက်များ
အချိန်ဆိုတာ ကိန်းသေမဟုတ်ဘဲ အလျင်နဲ့ ဆွဲငင်အားနဲ့ ဆက်စပ်နေတယ်ဆိုတဲ့အချက်က ဒဿနိကဗေဒဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုတွေ အများကြီးရှိပါတယ်။ ဒါဟာ လူသားတွေရဲ့ 'အခု' နဲ့ 'လက်တွေ့ဘဝ' အယူအဆကို စိန်ခေါ်ပါတယ်။ အချိန်ဟာ လူတိုင်းအတွက် အတူတူစီးဆင်းနေတာမဟုတ်တဲ့အတွက် တစ်ပြိုင်နက်တည်းဖြစ်ခြင်းဆိုတဲ့ အယူအဆဟာလည်း နှိုင်းရသဘောဆောင်လာပါတယ်။
ထို့အပြင်၊ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာမှုသည် ကြယ်တာရာများအကြား ခရီးသွားလာမှုနှင့် အနာဂတ် အာကာသခရီးသွား ယဉ်ကျေးမှုများအကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ မည်သို့တွေးခေါ်ပုံကို လွှမ်းမိုးမှုရှိသည်။ နည်းပညာသည် တစ်နေ့တွင် လူသားများအား အလင်းနီးပါးအမြန်နှုန်းဖြင့် ခရီးသွားလာခွင့်ပြုပါက အာကာသယာဉ်မှူးများသည် ရှည်လျားသောခရီးတစ်ခုပြီးနောက် ကမ္ဘာမြေသို့ ပြန်လာနိုင်ပြီး ၎င်းတို့၏ မူလဂြိုဟ်ပေါ်တွင် ရာစုနှစ်များစွာ ကုန်ဆုံးသွားသည်ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိနိုင်သည်။
ပိတ်
အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းသည် စကြဝဠာ၏ဖွဲ့စည်းပုံကို ကျွန်ုပ်တို့၏နားလည်မှုကို ကျယ်ပြန့်စေသည့် နက်နဲသောအယူအဆတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် နှိုင်းရသီအိုရီနှင့် အချိန်၏ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှု၏ အခိုင်မာဆုံးသက်သေများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်ပြီး 'အချိန်' သည် ပုံသေယူနစ်မဟုတ်ဘဲ အမြန်နှုန်းနှင့် ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းများပေါ် မူတည်၍ ကွဲပြားကြောင်း ပြသနေသည်။ muon လေ့လာတွေ့ရှိချက်များ၊ GPS ဂြိုဟ်တုများနှင့် အချိန်အပေါ် ဆွဲငင်အား၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုမှ ရရှိသော အတွေ့အကြုံအထောက်အထားများသည် အိုင်းစတိုင်း၏သီအိုရီ၏ တရားဝင်မှုကို အတည်ပြုပြီး စကြဝဠာကို စူးစမ်းလေ့လာရန်အတွက် ပြတင်းပေါက်အသစ်တစ်ခုကို ဖွင့်လှစ်ပေးသည်။ အချိန်ကျယ်ပြန့်လာခြင်းသည် ထူးခြားဆန်းပြားသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖြစ်စဉ်တစ်ခုသာမက လက်ရှိနှင့် အနာဂတ်နည်းပညာများနှင့် သိပ္ပံနည်းကျသုတေသနအမျိုးမျိုးအတွက် အခြေခံဗဟုသုတတစ်ခုဖြစ်သည်။
