Влияет ли скорость света на старение?
Феномен замедления времени в космосе долгое время волновал умы писателей-фантастов со всего мира. Вместе с тем, вопрос о том, как сильно воздействует перемещение астронавта со скоростью света на его биологические часы, впервые был описан в так называемом “парадоксе близнецов”, в котором астронавт совершает путешествие в космос на скоростной ракете, а его брат-близнец остается на Земле. Считается, что по возвращению на голубую планету, астронавт обнаружит своего близнеца постаревшим, в то время как внешний вид самого космического путешественника останется едва ли не прежним.
Скорость света может оказывать сильное влияние на процессы старения, происходящие в организме астронавтов
Почему скорость света замедляет время?
Замедление времени восходит к специальной теории относительности Эйнштейна, которая учит нас, что движение в пространстве на самом деле создает изменения в потоке времени. Чем быстрее вы движетесь сквозь три измерения, которые определяют физическое пространство, тем медленнее вы движетесь через четвертое измерение, которое, по сути, представляет собой время. Время в таком случае измеряется по-разному для астронавта и его близнеца, который оставался на Земле. Часы в движении будут тикать медленнее, чем часы, которые мы наблюдаем на Земле. Вместе с тем, если астронавт будет двигаться со скоростью, близкой к скорости света, эффект будет гораздо более выраженным.
Согласно статье, опубликованной на портале technologyreview.com, замедление времени не является мысленным экспериментом или гипотетической концепцией — оно реально. Эксперименты Хафеле-Китинга, проведенные в далеком 1971 году, доказали уникальную возможность практически полностью остановить время в тот момент, когда двое атомных часов находились на самолетах, летящих в противоположных направлениях. Относительное движение оказало измеримое влияние, создав некоторую разницу во времени между двумя часами. Подобное явление также было подтверждено в других физических экспериментах (например, быстро движущиеся мюонные частицы подвержены более долгому распаду, чем все остальные).
Ричард Китинг и Джозеф Хафеле, доказавшие возможность замедления времени
В современной науке считается, что именно на “релятивистских скоростях”, которые обычно начинаются от одной десятой скорости света, так или иначе проявляются эффекты относительности. В таком случае, астронавт, возвращающийся домой из космического путешествия, по возвращении будет выглядеть значительно моложе своих друзей и представителей семьи того же возраста, которые остались на Земле. Вопрос о том, насколько именно моложе он он будет выглядеть, будет прямо зависеть от скорости космического корабля.
Вместе с тем, существует еще один момент, который стоит упомянуть: время может замедляться не только из-за влияния скорости света, но и в результате воздействия на него некоторых гравитационных эффектов. Возможно, вы видели фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар», в котором показано, что близость черной дыры способна буквально растягивать время на другой планете, превращая один проведенный час на планете Миллер в эквивалент семи земных лет.
Подобная форма замедления времени также реальна, что доказывается в общей теории относительности Эйнштейна. Гравитация в таком случае может значительно искривлять материю пространства-времени, заставляя часы, расположенные ближе к источнику гравитации, подвергаться гораздо более медленному течению времени, чем обычно. Астронавт, оказавшийся в непосредственной близости от черной дыры, постареет гораздо позже, чем его брат-близнец, решивший остаться дома. Подобная ситуация, пожалуй, может стать отличным сценарием для нового голливудского блокбастера.
Говорят, в космосе стареют медленнее
Был эксперимент с астронавтом Скоттом Келли, который провёл на орбите год. Эксперимент провели для того, чтобы выяснить, как именно влияет на организм человека пребывание в космосе. Вообще считается, что в космосе человек стареет быстрее. Биологически быстрее.
Биологический возраст измеряется по так называемым теломерам. Теломеры — это концевые участки хромосом. Чем они длиннее, тем моложе организм. Считается, что с возрастом их длина уменьшается. Также с возрастом меняется и метилирование ДНК. Это связано с эпигенетическими изменениями в организме. По этим признакам с довольно высокой точностью и определяется возраст организма.
Так вот, у Скотта Келли есть брат близнец, который оставался на Земле, пока Скотт предавался стрессам, радиации, невесомости и прочим «радостям» космической жизни. В то же время Марк на Земле соблюдал ту же диету и примерно тот же режим дня и нагрузки, что и Скотт. Теперь, когда Скотт вернулся, над обоими братьями проводят всякие эксперименты, чтобы выяснить, насколько же сильно нездоровый образ жизни космонавта состарил его организм. У кого теломеры окажутся длиннее, тот и победил 🙂
Однако, несмотря на то, что Скотт стареет быстрее биологически, в физическом времени он стареет таки медленнее. Учитывая скорость движения МКС (примерно 27000 км/ч), можно подсчитать, согласно Эйнштейновской Теории Относительности, что для Скотта время шло на 28 микросекунд за каждый день медленнее, чем для Марка. Однако, согласно той же теории, из-за высоты орбиты МКС (около 400 км), где гравитации Земли чуть меньше, время для Скотта, напротив, шло чуть быстрее. Но ускорение составит всего порядка 3 микросекунд на каждый день. Так что общая разница составит примерно 25 микросекунд в день. Что для года на орбите будет равняться примерно 9 миллисекундам. Тогда можно сказать, что Скотт стал моложе своего брата Марка на 9 миллисекунд (упустим тот факт, что Скотт и так родился на 6 минут позже Марка).
Сможет ли физическое время в 9 миллисекунд компенсировать биологическое старение Скотта? Очень вряд ли. Да и нам с вами это, скорее всего, не расскажут, т.к. NASA по этическим соображениям не собирается разглашать результаты этого исследования. По крайней мере до тех пор, пока Скотт и Марк не разрешат опубликовать свою историю болезней и полные данные о состоянии своего физического здоровья до, во время и после эксперимента.
Правда ли что люди в космосе не стареют
В Центре подготовки космонавтов сейчас готовят экипажи для 25 экспедиций на МКС. Уже побывавшие на орбите Земли космонавты — о еде из тюбиков и встрече с инопланетянами.
Каждый космонавт мечтает стать таким же знаменитым, как Юрий Гагарин.
Александр Лазуткин:
— О себе могу сказать, что не мечтаю. Такая слава, как у Гагарина, — очень нелегка. Он как-то говорил: «Как я хочу проехаться на метро, но нельзя, узнают». А я могу спуститься в метро.
Виктор Савиных:
— Вряд ли это так, у всех свои кумиры. Не каждый мечтает о славе Гагарина. И вообще, кумирами могут быть не только космонавты. Космонавты из запасного состава очень завидуют тем, кто полетел.
Александр Лазуткин:
— У нас нет как такового запасного состава. Есть люди, которые готовятся к полету. И когда кто-то летит, те, кто остается, конечно, завидуют. Но это не черная зависть, а вполне естественная. Каждый знает, что наступит время, и он тоже полетит.
Виктор Савиных:
— Конечно, обидно! Я сам был дублером семь раз, но потом полетел. Это стоило того, чтобы подождать.
Каждый космонавт мечтает увидеть инопланетян.
Александр Лазуткин:
— Да, но не каждый в этом сознается. Вера в инопланетян — это то, что есть в душе каждого. Многие ведь наверняка думают: «А вдруг они есть». Я, когда полетел, думал, что хорошо бы их увидеть. Но никого не было.
Виктор Савиных:
— Нет, я думаю, никто не мечтает. Все космонавты знают, что инопланетян нет. По крайней мере, никто их не видел.
Космонавтам-мужчинам проще работать, чем космонавтам-женщинам.
Александр Лазуткин:
— Не знаю. Я как мужчина скажу, что одинаково. А вообще лучше, наверное, еще и у женщины-космонавта спросить.
Виктор Савиных:
— Не могу сказать, так как с женщинами не летал. Но я был дублером Светланы Савицкой, так вот, она справляется со всем лучше многих мужчин.
Космонавты не любят еду из тюбиков, но есть приходится.
Александр Лазуткин:
— Едим, но мало. В тюбиках сейчас только сок. В основном вся еда в разных полиэтиленовых пакетиках, коробочках всяких.
Виктор Савиных:
— Из тюбиков уже давно не едят. Это все ушло в прошлое, сейчас другие технологии. В тюбиках разве что специи какие-нибудь, а так еда почти как на Земле. Консервы, растворимые каши или заварная лапша, например.
Космонавт должен быть маленького роста, чтобы ему было удобно на корабле.
Александр Лазуткин:
— Космонавт должен быть не ниже 150 и не выше 190 см. Но связано это не с кораблем, а со скафандром. Если человек ниже 150 см, то ему будет очень неудобно в скафандре: он будет болтаться в нем, как в комнате.
Виктор Савиных:
— Это правда, но связано это не столько с размером корабля, сколько с размером посадочного кресла. Ноги могут быть и длинными, это не помешает, главное — уместиться в спинку кресла.
7. Космонавты очень заботятся о своем здоровье и не сделают ничего без рекомендации своего врача.
Александр Лазуткин:
— Мы не боимся болезней. Каждый космонавт вправе делать то, что считает нужным, но за все отвечаем головой. Ведь за плохое здоровье могут и отчислить.
Виктор Савиных:
— Конечно, своего врача нужно слушаться. Но важно и самому заботиться о своем здоровье. Были случаи, когда из-за несоблюдения рекомендаций люди ломали ноги и не летели — в космос отправлялись их дублеры.
Самое неприятное в космосе — ходить в туалет.
Александр Лазуткин:
— В космосе никто в туалет и не ходит. Я имею в виду в безвоздушном пространстве. Этим занимаются на корабле. Ну, а там туалет такой же приятный, как и на Земле. Гораздо хуже, когда его вовсе нет.
Виктор Савиных:
— Конечно, на корабле с этим больше проблем, чем на Земле. Но на российских кораблях эта проблема решена на высоком уровне и никаких особенных неудобств не вызывает. Американцы потом у нас учились.
Космонавт подписывает документы о неразглашении и всю жизнь скрывает государственные тайны.
Александр Лазуткин:
— А если я скажу, что не подписывал их, вы мне поверите?
Виктор Савиных:
— В каждой профессии есть свои секреты, на то они и секретные, чтобы их не разглашать. Но так, чтобы бумаги на всю жизнь подписывать, — это неправда.
В космосе люди не стареют.
Александр Лазуткин:
— Это почти правда. У Эйнштейна есть теория относительности, мне кажется, все о ней слышали. По этой теории рассчитывается, что чем быстрее движется объект, тем медленнее у него течет время. На Земле движение измеряется метрами в секунду, в космосе — 8 км в секунду. Сугубо академическим языком: стареем, но медленнее.
Виктор Савиных:
— Правда. А может, и не совсем. Но очень хочется в это верить!
Досье
Александр Лазуткин, летчик-космонавт, Герой России, заместитель директора Мемориального музея космонавтики
Родился 30 октября 1957 года в Москве.
Учился: Московский авиационный институт (МАИ) по специальности «инженер-механик».
Работал: был дублером Юрия Усачева при полете экипажа «Союз ТМ-23», в 1997 году отправился в собственный полет на космическом корабле «Союз ТМ-25».
Виктор Савиных, летчик-космонавт, дважды Герой Советского Союза
Родился 7 марта 1940 года в деревне Березкины Кировской области.
Учился: Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (МИИГАиК) по специальности «оптико-электронные приборы».
Работал: участвовал в трех полетах на орбитальных станциях «Салют-6», «Салют-7» и «Мир».
NASA: за полгода в космосе астронавты стареют на десятки лет
Как показало научное исследование, проведенное NASA, по состоянию здоровья организм космонавта через шесть месяцев работы на орбите напоминает организм 80-летнего старика, передает ИТАР-ТАСС.
Прежде всего, у космонавтов страдает мышечная система. Согласно результатам тестов, проводившихся на МКС с 2002 по 2005 годы, в течение полугода пребывания на орбите космонавт теряет более 40 проц мощности медленно-сокращающихся волокон икроножных мышц, отвечающих за равновесие и осанку.
Такой процесс ухудшения состояния мышечной системы, по данным ученых, можно сравнить лишь с процессом старения, когда за полгода человеческий организм становится, по крайней мере, вдвое старше. При этом, чем лучше показатели здоровья у космонавта до начала космической миссии, тем сильнее проходит атрофия его органов во время работы на орбите – и это, несмотря на то, что один-два часа в день космонавты МКС посвящают физическим упражнениям. В прежнюю норму мышечная система приходит лишь спустя несколько месяцев реабилитации на Земле.
Американские исследователи также выявили, что космонавты МКС питаются не должным образом. По мнению ученых, для поддержания здоровья им необходимо потреблять гораздо больше калорийной пищи. В частности, исследование показало, что космонавты, работавшие на орбитальной станции “Мир”, испытывали явный дефицит в калорийной пище, в результате чего многие из них возвращались на Землю сильно похудевшими.
Как люди стареют в космосе
Космонавты вроде тех, что находятся на МКС (Международная Космическая Станция), движутся по орбите очень быстро. Процесс их старения происходит чуть медленней, нежели у остальных людей. Благодаря физическому эффекту, известному как «замедление времени», вернувшийся из шестимесячного пребывания на МКС человек оказывается на самую малость, но моложе своих земных ровесников.
Однако перед тем, как преисполненные жаждой вечной молодости читатели бросятся бронировать билет в космос, необходимо сделать небольшое уточнение: космонавтами не был открыт пресловутый «фонтан молодости». В буквальном смысле выбраться за пределы времени для человека, увы, пока невозможно. На деле возрастной выигрыш, который дарит пребывание вне Земли, равен всего 0,007 секунды, согласно подсчетам ученых.
Стоит заметить, что тема вечной молодости – не главный объект обсуждения исследователей, изучающих старение человеческого тела в космосе. Но, будучи заинтересованными в поиске сокровенного источника бессмертия, важно в первую очередь понять сам процесс старения, а именно возрастные изменения, которые претерпевает организм на Земле.
С приходом определенного возраста многие системы органов теряют былой тонус и работоспособность. Как правило, со временем кости становятся более хрупкими, кровеносные сосуды изнашиваются, мышцы постепенно атрофируются, в суставах уменьшается подвижность, начинает привередничать пищеварительная система, мочевой пузырь пугает своей непредсказуемостью, зубы лишаются прежней прочности, падает зрение, кожа теряет эластичность и так далее.
А вот в космосе в отношении всех признаков старения наблюдаются свои особенности. В то время, как большинству людей для того, чтобы почувствовать признаки старости, необходимы десятилетия, космонавты, базирующиеся на орбитальной станции, некоторые из них ощущают в формате ускоренной перемотки. Многие из приобретенных таким образом свойств оказываются обратимыми сразу по возвращении на родную планету, однако кое-что может остаться и навсегда.
Фото: Nasa
Интенсивные изменения тела провоцируются отсутствием гравитации в среде обитания космонавтов. Для систем организма человека роль силы притяжения оказывается крайне важной. Например, если рассматривать мышцы: у пожилых людей они теряют прежнюю подвижность и гибкость, отдельные волокна атрофируются, объем мускулов значительно уменьшается. Мускулатура человека в космосе ведет себя похожим образом по причине того, что в ее использовании пропадает всякая необходимость. Именно поэтому на орбитальных станциях предусмотрены специальные тренажеры, призванные сгладить подобный эффект в случаях длительного пребывания в невесомости.
Аналогичные процессы происходят и в костях. В большинстве случаев после достижения определенного возраста костная масса у человека начинает постепенно снижаться, примерно на 1-2% в год. Но в космосе потеря массы идет в куда более быстром темпе: на 1-2% в месяц. Поскольку на скелет космонавта перестает приходиться нагрузка за поддержание веса тела, новая костная ткань перестает вырабатываться в прежней мере, тогда как одновременно с этим увеличивается поглощение старой костной ткани. К счастью, спустя некоторое время после возвращения на твердую землю столь решительные изменения прекращаются и костная система приходит в норму.
Таким образом, несмотря на экономию 0,007 секунды жизни, космонавты продолжают испытывать на себе признаки затяжного процесса старения. Ученые работают над исследованиями механизмов происходящего, попутно стремясь обнаружить способ его преодоления. Открытия в этой области способны не только улучшить условия космических полетов, снизив неблагоприятное влияние на организм человека, но и помочь сделать жизнь на Земле лучше.
Поделитесь постом с друзьями!