A Föld belsejében lassabb az idő, mint a felszínén

További Ma Is Tanultam Valamit cikkek

Tudják-e, mennyi idős a Föld? Ha egy természettudományosan művelt átlagembertől kérdezik meg, azt válaszolja, hogy 4,54 milliárd éves. De ha egy kötekedőbb fajta asztrofizikustól, akkor visszakérdez: melyik része? A bolygó mélyén ugyanis nem ugyanolyan tempóban telik az idő, mint a felszínén.

Kapcsolódó

Igazolták Einstein utolsó jóslatát is: felfedezték a gravitációs hullámokat

Valószínűleg ez lesz a fizika legtöbbet hivatkozott cikke: teljesen új eszközt kaptak kezükbe a csillagászok, már most is olyan dolgokat láttunk, amiket eddig soha. A kísérlethez magyar kutatók műszert fejlesztettek, műszakot vezettek és galaxistérképet készítettek.

Ahogy a gravitációs hullámok felfedezése kapcsán is írtuk, Albert Einstein a relativitáselméletében már a 20. század elején rámutatott, hogy tér és idő nem függetlenek, valójában az idő is a téridő egyik dimenziója. (A gravitációs hullámok pedig ennek a téridőnek a fodrozódásai.) A nagy tömegű, így nagy gravitációs erővel bíró testek torzítják a téridőt, így attól függően, hogy hol mekkora a gravitációs potenciál, más-más tempóban telik az idő is. Ez az idődilatáció, annak is a gravitációs változata.

Ez a jelenség az oka annak, hogy a Föld magjának és felszínének eltér a relatív kora: mivel a felszín távolabb esik a gravitációs középponttól, ott kevésbé torzít a gravitáció, és gyorsabban telik az idő, vagyis ez a rész idősebb. Persze a különbség nagyon kicsi, de az évmilliárdok során feltorlódott annyira, hogy már józan emberi mértékkel is felfogható.

Mindezt közvetlenül csak akkor tudnánk megmérni, ha valaki a Föld keletkezésekor elhelyezett volna egy-egy soha le nem merülő időmérő eszközt a bolygó mélyén és felszínénél is, ami a legjobb mai tudásunk szerint nem történt meg. Szerencsére viszont közvetetten is kiszámolható a korkülönbség a Föld gravitációs és más fizikai tulajdonságaiból.

Magára a Föld részeinek eltérő korára először Richard Feynman amerikai Nobel-díjas elméleti fizikus hívta fel a figyelmet egy hatvanas években tartott előadásában. Ugyanitt egy becslést is adott: a mag egy-két nappal fiatalabb, mint a felszín. Ezt a számot aztán sokáig szentírásként kezelte a tudományos közösség, holott a neves tudós semmilyen számítást nem adott ki róla.

Csak 2016-ban vette a fáradtságot három dán kutató, hogy maguk számolják ki a korkülönbséget. Arra jutottak, hogy az eltérés valójában jóval nagyobb:

A Föld magja 2,5 évvel fiatalabb, mint a felszíne.

Bónusz érdekesség, hogy ha megnézzük a dán kutatók tanulmányát, a szerzők akadémiai kötődéseinél feltűnhet, hogy ketten az Aarhus Egyetem asztrofizikusai, a harmadik társuk viszont a média- és kommunikációs tanszék munkatársa a Koppenhágai Egyetemről. Na de hogy keveredett egy médiakutató egy fizikai tárgyú cikk szerzői közé?

Úgy, hogy maga a számítás önmagában nem volt áttörő tudományos teljesítmény, a kutatók is inkább oktatási célra ajánlották az eredményeiket, az általánosabb jelenség illusztrálására. Az viszont, hogy sokáig mégse ellenőrizte senki Feynman becslését (amely lehetett akár csak az évet napra cserélő nyelvbotlás is), a fizikai mellett (tudomány)kommunikációs tanulságot is hordoz: az esettel nemcsak a gravitációs idődilatáció demonstrálható a diákoknak, hanem az is, hogy mindegy, mekkora tekintély mond valamit, azt ugyanúgy érdemes kritikai vizsgálat tárgyává tenni, mint bármilyen más állítást.