ما سبب تقدم رواد الفضاء في العمر أبطأ منا هنا على الأرض؟

بناء على موقعنا وسرعتنا، يمكن أن يبدو الوقت وكأنه يتحرك بشكل أسرع أو أبطأ بالنسبة لنا مقارنة بالآخرين في جزء مختلف من الزمكان.

وبالنسبة لرواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية، هذا يعني أنهم يتقدمون في العمر بشكل أبطأ قليلا من الناس على الأرض.

وهذا بسبب تأثيرات تمدد الوقت. أولا لأن الوقت يبدو أنه يتحرك بشكل أبطأ بالقرب من الأجسام الضخمة لأن قوة جاذبية الجسم تؤدي إلى ثني الزمكان.

وهذه الظاهرة تسمى "تمدد زمن الجاذبية". وباختصار، هذا يعني أن الوقت يتحرك بشكل أبطأ مع زيادة الجاذبية.

وهذا هو السبب في أن الوقت يمر بشكل أبطأ بالنسبة للأجسام القريبة من مركز الأرض حيث تكون الجاذبية أقوى.

هذا لا يعني أنه يمكنك قضاء حياتك في قبو، فقط لتعيش أكثر منا هنا على السطح. والتأثير ليس ملحوظا على هذا النطاق الصغير، فعندئذ طوال حياتك بأكملها، لن تتقدم في العمر إلا بجزء من الثانية أبطأ من أي شخص آخر فوق الأرض.

والعامل الثاني هو ما يسمى "تمدد وقت السرعة النسبية" حيث يتحرك الوقت بشكل أبطأ كلما تحركت بشكل أسرع.

والمثال الكلاسيكي على ذلك هو سيناريو التوأم، والذي يعتمد على انطلاق إحدى الشقيقتين في مركبة فضائية تسافر بسرعة تقترب من سرعة الضوء، وتبقى الأخرى على الأرض. وعندما تعود التي سافرت إلى الفضاء، إلى الأرض، تبلغ من العمر عامين فقط، بينما تجد أن أختها على الأرض قد تجاوزت العقد من العمر.

وبالطبع لم يقم أحد بهذه التجربة في الحياة الواقعية، ولكن هناك دليل على أنها حقيقية. وعندما أطلق العلماء ساعة ذرية في المدار والعودة - مع الاحتفاظ بساعة متطابقة هنا على الأرض - عادت تعمل بشكل طفيف متأخرة عن الساعة المرتبطة بالأرض.

ويصبح الوقت أكثر تعقيدا لأن تمدد وقت الجاذبية والتمدد الزمني للسرعة النسبية يمكن أن يحدث في نفس الوقت. والطريقة الجيدة للتفكير في الأمر هي التفكير في رواد الفضاء الذين يعيشون على محطة الفضاء الدولية.

وحاليا، يعيش ويعمل طاقم دولي مكون من سبعة أفراد على متن محطة الفضاء الدولية، ويدور حول الأرض كل 90 دقيقة تقريبا، وفقا لوكالة ناسا.

وتطفو المحطة الفضائية على ارتفاع نحو 260 ميلا، حيث تكون قوة جاذبية الأرض أضعف مما هي عليه على السطح. وهذا يعني أن الوقت يجب أن يكون أسرع بالنسبة لهم مقارنة بالأشخاص على الأرض. ولكن المحطة الفضائية تدور أيضا حول الأرض بسرعة تقارب خمسة أميال في الثانية. وهذا يعني أن الوقت يجب أن يتباطأ بالنسبة لرواد الفضاء مقارنة بالأشخاص الموجودين على السطح.

وفي الواقع، فإن تمدد وقت سرعة المحطة الفضائية له تأثير أكبر من تمدد وقت الجاذبية، لذلك ينتهي الأمر برواد الفضاء في الشيخوخة بشكل أبطأ من الناس على الأرض.

ومع ذلك، فإن الفارق ليس ملحوظا - فبعد قضاء ستة أشهر في محطة الفضاء الدولية، تقل أعمار رواد الفضاء بنحو 0.005 ثانية عن بقيتنا.

وهذا يعني أنه عندما عاد رائد الفضاء السابق في ناسا سكوت كيلي إلى منزله في عام 2016 من صنع التاريخ، بقضاء مدة عام في محطة الفضاء الدولية، كان من الناحية الفنية أصغر بمقدار 0.01 ثانية من شقيقه رائد الفضاء التوأم مارك كيلي، الذي بقي على الأرض.