Varför håller Cooper samma ålder när han är långt ifrån jorden?

14

Jag hade ett argument i skolan med en av mina vänner om detta. Jag sa att Cooper håller samma ålder för att han är åldrar borta från jorden, men min vän sa att jag har fel för att han är i en jordliknande miljö därför åldrar han på samma sätt som han skulle på jorden - är det sant?

    
uppsättning Skullhammer123 21.07.2015 11:09

3 svar

20

Du är lite korrekt, men också fel samtidigt.

Varför är du något rätt

Som visas i detta Physics.SE-inlägg , rymmer astronauterna längre bort från jordens gravitationsfält (i det citerade till exempel, det är ombord på ISS ) kommer faktiskt att uppleva tidsförstoring, om än extremt minutigt : tidsskillnaden är ungefär en 10 -9 andra förändring. Observera att det innebär att det kommer att ta ett hundra år för att du ska märka en 1 sekunders skillnad mellan någon ombord på ISS och någon på jorden.

Varför har du fel

Med detta sagt är orsaken till att Cooper verkar vara ungefär 35 år gammal i hela filmen eftersom 1 av Gargantua , det supermassiva svarta hålet (SMBH) och den därmed sammanhängande gravitationstidens dilation av denna SMBH, som som nämns av Dr R Drizzle .

Gravitationstidutvidgningen är ett fenomen som uppträder i generell relativitet

whereby time runs slower when in a higher gravitational potential. Put simply, the closer you are to a large body like the Earth the slower time runs, thus time runs slower for someone on the surface of the earth compared to someone in orbit around the earth."
(source, link added by me)

Strength gravitation potential inversely beror på det radiella avståndet från objektet, så genom att vara nära SMBH, erfaren tiden mellan Cooper & någon på jorden är nödvändigtvis annorlunda. De två stora fallen av denna effekt i filmen är:

  • Resan till vattenvärlden tog omkring 3 timmar i Coopers tid, men för Romiliy ombord på det omlända fartyget 23 år passerade 2 .
  • sling-shot maneuver verkade ta några minuter , men en annan 51 år förflutit på jorden (jfr 2:30-märket för den länkade YouTube-videon och Dr Brands efterföljande kommentar, Du låter inte så dåligt för någon att trycka 120. ).

Observera att detta var en stor del av filmens punkt: Kip Thorne (vetenskaplig konsult och verkställande producent av filmen) ville att folket skulle se svarta hål och relativitet på ett vetenskapligt korrekt sätt 3 . Effekterna av Cooper & Märkes resor är vetenskapligt korrekta, och även SMBHs fotografier kom från en simulering av Einsteins fältekvationer (som också producerade två forskningspublikationer).

Det fanns också ett stort antal frågor på Fysik StackExchange-webbplats om filmen Interstellar . Denna enkel webbplatsfråga ska ge dig en startpunkt för en del av fysiken bakom filma. Mest relevanta skulle vara:


1 Att helt och hållet ignorera hela "det filmade i ~ 1 år och Matthew McConaughey kan inte ha haft 120 år på den korta tiden" anledning
2 Jag antar jordbaserad tid, men jag tror inte att den här punkten någonsin diskuteras i filmen.
3 Cooper sitter i SMBH trots det här, tidvattenstyrkor skulle ha sönder sin kropp.

    
svaret ges 21.07.2015 16:59
36

Du båda verkar vara missförstå vetenskapen bakom Interstellar . Anledningen till att Cooper blir samma ålder medan hans barn fortsätter att bli gamla beror på relativitetsteorin , särskilt tidsfördröjning och mer specifikt gravitationstid dilation .

En kort översikt över tanken är att på platser där tyngdkraften är högre går tiden långsammare. Som sådan kan vi se i verkliga livet att klockor i omlopp runt jorden kommer sluta synkronisera med klockor på jorden med mycket små mängder.

Men när skillnaden i tyngdkraften är starkare är effekten också. Så när Cooper och hans besättning reser till en planet som kretsar mot ett supermassivt svart hål som heter Gargantua, skiljer gravitationsskillnaden mellan jorden, fartyget i yttre rymden och planeten att de betyder att från deras synvinkel har mycket liten tid gått, men astronauten på skeppet (och folket fortfarande på jorden) se ca 23 år passera.

Kort sagt, skillnaden i hur Cooper åldrar i Interstellar har (nästan) ingenting att göra med sitt avstånd från jorden eller jorden som förhållanden han lever i - snarare ser vi effekterna av gravitationstid dilatation under extrema omständigheter.

    
svaret ges 21.07.2015 11:29
3

Jag förstår inte dina argument korrekt eller du har båda fel: Det har inget att göra med jorden som miljö eller avståndet till jorden. Graviten hos det svarta hålet saktar tiden om du är i dess inflytningsradie. Det är därför han bara åldras en stund medan hans barn växer upp och blir äldre än han själv. De försöker förklara hur det fungerar i filmen, men för att jag förstår helt klart skulle jag rekommendera att läsa lite litteratur om Einsteins relativitetsteori där åldrandet är baserat i filmen.

    
svaret ges 21.07.2015 11:29