[건강] 머리는 발보다 빨리 늙는다..?

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알버트 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 지구와 같은 무거운 물체는 중력으로 인해 시간이 왜곡됩니다. 원자시계 덕분에 연구원들은 이제 처음으로 개별 원자 사이의 이러한 효과를 입증할 수 있었습니다. 시간은 춤추는 팬케이크 더미처럼 움직입니다. 물리학자들은 세계에서 가장 정확한 원자시계 중 하나를 사용하여 시간이 다른 고도에서 다른 속도로 흐를 수 있음을 보여주었습니다. 0.2밀리미터의 높이 차이에도 시간은 조금 더 느리게 흐를 수 있습니다. 간단하고 과장되게 표현하면 머리가 발보다 더 빨리 늙는다. 이 결과는 알버트 아인슈타인의 유명한 상대성 이론을 다시 한번 확인시켜 줍니다. 그것은 우리 행성과 같은 거대한 물체가 시간의 흐름을 왜곡하고 늦출 수 있다고 말합니다. NIST(National Institute of Standards and Technology)의 물리학자인 Tobias Bothwell은 "우리는 사람의 머리카락보다 약간 더 큰 수준에서 시계의 똑딱거리는 변화를 측정하고 있습니다."라고 말합니다. 1915년 아인슈타인은 질량을 가진 모든 것이 시공간의 구조를 왜곡한다는 것을 보여주었습니다. 이는 우리가 중력으로 경험하는 효과입니다. 중력을 시간의 흐름을 늦추는 것으로 생각할 수 있습니다. 이 놀라운 개념으로 인해 지구에 가까운 시계는 멀리 있는 시계보다 느리게 작동합니다. 이른바 시간지연 현상이다. 시간의 자연에 대한 실험적 테스트(Experimental Tests of the Nature of Time) 교과서에 따르면 연구자들은 이미 비행기를 타고 날아가는 고정밀 원자시계가 지구에 있는 시계보다 "상당히" 더 빠르다는 것을 보여주었다. 그리고 2010년 NIST 과학자들은 두 개의 알루미늄 기반 원자시계로 시간의 흐름을 측정하여 새로운 기록을 세웠습니다. Bothwell에 따르면 이들은 약 33cm 떨어져 서로 위에 서 있었고 더 높은 시계가 약간 더 빨리 실행됨을 증명했습니다.

 

최근 실험에서 물리학자들은 원자시계에 일반적으로 사용되는 동위원소인 스트론튬-87을 사용했습니다. 각 원자는 미세한 괘종시계의 진자처럼 진동하고 똑딱거립니다. 원자는 초당 약 500조 번 진동합니다. 스트론튬 원자는 팬케이크 더미처럼 층으로 배열되어 있다고 Bothwell은 말합니다. 층에 레이저를 비추어 그와 그의 동료들은 각 층의 원자가 얼마나 빨리 똑딱거리는지 측정할 수 있었습니다. "위에서 아래로 가면 중력 덕분에 각 레이어가 조금씩 다르게 춤을 추는 것을 볼 수 있다"고 그는 말했다. 연구원들은 Nature 저널에 결과를 발표했습니다. 원자 진동의 도움으로 물리학자들은 소수점 이하 19자리의 놀라운 정확도로 1초의 분수를 측정할 수 있습니다. 팬케이크 사이의 측정된 편차도 이 정도 크기였습니다. 숫자로 환산하면0.000ˑ000ˑ000ˑ000ˑ000ˑ000ˑ1, 45억 년 전에 지구가 형성된 이후 약 0.014초가 걸립니다. 그 차이는 인간이 직접 인식하기에는 너무 작지만 우주와 GPS와 같은 기술에 상당한 영향을 미칩니다. 박사 Cornell University의 비연구 핵물리학자인 Mukund Vengalattore는 "이러한 유형의 시계 실험은 시간 자체의 본질을 밝힐 수 있습니다."라고 말했습니다. 하나의 동일한 스트론튬 원자가 동시에 두 개의 "팬케이크"에서 춤을 추어 상태의 중첩을 초래할 수 있다는 것이 특히 흥미 롭습니다. 입자가 동시에 두 위치에 있으면 서로 다른 중력으로 인해 시간의 흐름을 측정할 수 있습니다. Vengalattore에 따르면 이것은 궁극적으로 "입자의 한쪽 끝에서 시간이 일정한 속도로 흐른다"는 것을 보여주어야 합니다. "그리고 다른 쪽에서는 다른 속도로 실행됩니다."

 

아인슈타인은 시대를 앞서갔다 : 이 믿을 수 없을 정도로 기괴한 가능성은 양자 세계와 고전 세계 사이의 차이점의 핵심으로 이동합니다. 테니스 공 및 사람과 같은 고전적인 개체는 오버레이에 존재할 수 없으며 한 번에 두 위치에 있을 수 있습니다. 그러나 양자 세계와 고전 세계 사이의 전환이 일어나는 곳은 불분명합니다. 팬케이크 사이의 거리를 늘림으로써 연구자들은 본질적으로 입자를 점점 더 크게 만들 수 있었습니다. 따라서 더 이상 양자 입자처럼 행동하지 않고 고전 입자처럼 행동하는 시기를 결정할 수 있습니다. 그러한 실험을 통해 물리학자들은 오랫동안 기다려온 꿈, 즉 매우 큰 것을 설명하는 아인슈타인의 상대성 이론과 매우 작은 것을 설명하는 양자 물리학을 결합한 포괄적인 과학 이론에 더 가까이 다가갈 수 있었습니다. 한편, 현재의 실험은 팀이 훨씬 더 정확한 원자 시계를 만드는 방법을 찾는 데 도움이 되었다고 Bothwell은 말합니다. 미래의 도구는 그 아래에 있는 지구 질량의 미세한 차이를 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 화산의 마그마 흐름, 빙하의 녹은 물의 변화 또는 우리 행성 판의 움직임을 감지하는 데 유용할 것이라고 그는 덧붙였습니다.