В какой точке пространства время течет быстрее всего?

Казалось бы, проблема скорости течения времени напрямую связана с привычными преобразованиями, которые всегда мелькают где-то рядом с именем Эйнштейна и теорией относительности. Это предполагает, что рассуждения могут свестись к чему-то простому и стандартному — нужно слезть с высокого дерева и время замедлится. Ведь замедление времени больше всего там, где гравитационный потенциал самый низкий. Но на самом деле это довольно глубокая и интересная проблема, которую стоит детально рассмотреть.

Время, подобно многим фундаментальным концепциям в физике, остается плохо изученной и недостаточно объясненной концепцией, что порождает значительную путаницу.

Как и в случае с пространством, мы не имеем общепринятого понимания того, о чем, собственно, говорим. Специальная теория относительности оперирует понятием «замедления времени», однако не объясняет, что именно «замедляется». Эта неопределенность и является источником множества недоразумений. Является ли это замедление реальным, фундаментальным свойством времени, или же оно носит относительный характер? Отсутствие определения времени не позволяет дать однозначный ответ на этот вопрос.

Когда мы говорим о «замедлении времени», мы подразумеваем сравнение одних часов с другими, движущимися медленнее. Однако, это сравнение вносит дополнительную путаницу, поскольку не всегда понятно, какие именно часы «замедляются» относительно других.

Рассмотрим ситуацию, когда часы находятся в гравитационном поле. Что в этом случае означает «замедление времени»? Это означает, что частота колебаний часов уменьшается (сдвигается в сторону красного спектра) при их движении вниз, и увеличивается (сдвигается в сторону фиолетового спектра) при их движении вверх. В данном случае, замедление времени не является относительным, не зависит от сравнения с другими часами, а носит абсолютный характер, зависящий исключительно от высоты над гравитирующим телом. Вдали от массивных объектов, в открытом космосе, этот эффект исчезает, что лишь подчеркивает его абсолютность. Даже если вы считаете, что хорошо понимаете общую теорию относительности, вы рано или поздно столкнетесь с аспектами, в которых принцип относительности, кажется, нарушается.

Но если всё-таки исходить из попытки как-то описать время устоявшимися терминами, то мы можем полагать, что в условиях переменного гравитационного поля темп течения времени различается в зависимости от интенсивности этого поля. Чем сильнее гравитация, тем значительнее замедляется время.

Соответственно, минимальное замедление времени наблюдается в областях с наименьшим гравитационным потенциалом (а не градиентом, определяющим ускорение). Это означает, что в нашей Вселенной часы будут тикать несколько быстрее в глубоком космосе, в обширных пустотах между скоплениями галактик, где гравитационное воздействие минимально.

Разумеется, на ход времени также повлияет относительное движение часов и необходимость их синхронизации. Однако, в контексте приблизительно однородной и расширяющейся Вселенной, целесообразно рассматривать концепцию «сопутствующих часов» — часов, находящихся в состоянии покоя относительно космического микроволнового фона в их соответствующих локациях.

Например, часы, расположенные в центральном утолщении Млечного Пути, отсчитали бы несколько меньшее количество «тиков» с момента ранней Вселенной, чем часы, находящиеся на полпути между Млечным Путем и Андромедой, в межгалактическом пространстве.

В качестве экстремального примера подходят часы, приближающиеся к горизонту событий черной дыры, где гравитационное поле достигает максимальной интенсивности. Они будут замедляться до такой степени, что, с точки зрения внешних наблюдателей, их ход практически «замерзнет». Именно это явление послужило причиной того, что в ранней научной литературе черные дыры иногда упоминались как «замороженные звезды».

Ну, а максимальной скорость течения времени будет в области нулевого потенциала гравитации, который логически может существовать только в пустотах между галактиками или сверхскоплениями.