Замедление времени — не гипотеза о том, что часы иногда начинают хуже работать. В теориях относительности время между событиями зависит от движения наблюдателя и гравитационного поля. Разные исправные часы, прошедшие по разным траекториям в пространстве-времени, действительно могут накопить разные показания.
Замедление из-за скорости
В специальной теории относительности движущиеся относительно наблюдателя часы идут медленнее. Эффект ничтожен при бытовых скоростях и быстро растёт, когда скорость приближается к скорости света. Для самих часов ничего необычного не происходит: в своей системе отсчёта они отсчитывают обычное собственное время.
Это не оптическая задержка сигнала. После учёта времени распространения света расхождение остаётся и измеряется экспериментально. Нестабильные частицы, движущиеся с высокой скоростью, существуют в лабораторной системе дольше, чем покоящиеся; точные атомные часы также обнаруживают эффект после путешествия.
Гравитация тоже меняет ход часов
Общая теория относительности предсказывает, что ближе к массивному телу часы идут медленнее, чем дальше от него. Разницу можно измерить даже между часами на разных высотах над Землёй. Это следствие геометрии пространства-времени, а не механического воздействия на детали часов.
Оба эффекта необходимо учитывать в спутниковой навигации. Спутники движутся относительно поверхности Земли и находятся в более слабом гравитационном поле; скоростная и гравитационная поправки имеют противоположные знаки. Без релятивистской коррекции ошибки позиционирования быстро накапливались бы.
Парадокс близнецов
В мысленном опыте один близнец летит с большой скоростью и возвращается, другой остаётся на Земле. Путешественник окажется моложе. Симметрии между ними нет: он меняет систему отсчёта при развороте, а мировые линии близнецов между встречами имеют разную продолжительность собственного времени.
Замедление времени не позволяет по желанию остановить своё время или вернуться в прошлое. При скоростях, доступных людям, выигрыш крайне мал, а разогнать массивный корабль почти до скорости света требует колоссальной энергии.
Как это проверяют
Современные атомные часы настолько точны, что фиксируют изменение темпа времени при небольшом перепаде высоты. Объяснение экспериментов и их связи с общей теорией относительности публикует Национальный институт стандартов и технологий США. Замедление времени поэтому является многократно проверенным физическим эффектом. Споры остаются не о его существовании, а о применении относительности в новых режимах и её согласовании с квантовой физикой.