Kas te tahaksite treeningu või dieedita veidi kaalus alla võtta?
Kas te sooviksite vananeda veidi aeglasemalt kui teie sõbrad?
Teil on ehk üllatav kuulda, et füüsikaseadused võivad aidata.
Nende igapäevaste küsimuste lahenduse võti on gravitatsioon.
See vormib kogu universumi.
See kõverdab ruumi ja aega.
See on fundamentaalne loodusjõud.
Ent gravitatsiooni kummaline vägi, mille avastas Albert Einstein,
mõjutab kõige ootamatumatel viisidel ka meie igapäevast elu.
Eelmises osas kasutasime uusimat teaduslikku tehnoloogiat uurimaks,
kuidas gravitatsioon muudab kehakaalu.
Seda on rohkem!
Teie pikkust.
Ma olen tõesti kokku kuivanud!
Ja isegi teie kehahoiakut.
Selles saates näitan teile tuhandete vabatahtlike abil,
kuidas me kõik gravitatsiooni tõttu erineva kiirusega vananeme.
Ma lendan 37 000 jala kõrgusel.
Ma olen kasutanud kogu päeva telefoniäppi...
Füüsikuna on gravitatsioon minu töös kesksel kohal.
Isegi seda uurides on mul vahel raske seda kõige salapärasemat jõudu mõista.
Ma pean minema selle kirja panema.
Mul tuleb maadelda ka reaalsuse olemuse endaga.
GRAVITATSIOON JA MINA: jõud, mis kujundab meie elu
Gravitatsioon. Mis üles läheb, see peab alla tulema.
Me allume kogu elu gravitatsiooniseadustele.
See valitseb iga meie tegu,
kuid üks valitud rühm inimesi teab, milline on elu gravitatsioonita.
Kaks, üks, null. Start!
Kõik on gravitatsiooniga harjunud.
Me oleme harjunud selle survega, sest gravitatsioon on suurim rõhuja.
See rõhub meid lahti päästmata 24/7 oma kanna all,
kuni jõuame kosmosesse ja oleme äkki gravitatsioonist vabad.
Orbiidil oleme kaalutud.
Kanada astronaut Chris Hadfield
veetis viis kuud rahvusvahelise kosmosejaama pardal.
Võib tõmmata põlved rinnale ja lihtsalt kukerpallitada.
Või kui võtta märg palakas, siis teavad maa peal kõik, mis juhtub,
kui seda välja väänata: kogu vesi langeb maha.
Kaaluta olekus jääb vesi paigale
ja hakkab pindpinevuse tõttu mööda käsi üles roomama.
Kaaluta olek on hüpnotiseeriv.
Kaaluta olekus pole vaja voodit, madratsit ega patja.
Su keha hõljub täiesti vabalt justkui imeväel.
Liikumine ei nõua jõudu.
Sa võid end ühe sõrmega lahti tõugata, lennata ja uperpallitada.
Pole vaja end lihasjõuga paigal hoida, vaid piisab õrnast sõrmepuudutusest.
Gravitatsioonivälja naasmine on otsekui karistus.
Maale tagasitulek on vägivaldne.
Viie- või kaheksa- kordne raskusjõud
surub su pikaks ajaks kosmoselaeva põrandale maha.
Lõpuks tabad loomulikult maad, käid uperkuuti ja veered, kuni peatud,
ning oled jälle oma mineviku ja otsuste ohver.
Sa lamad seal, raputad pead ja püüad gravitatsiooniga harjuda.
Ma täheldasin, et olin unustanud, et mu huultel ja keelel on kaal.
Sa ei mõtle sellele.
Ent kui püüda pea peal seistes artikuleeritult kõnelda,
paned tähele, et huuli ja keelt tuleb veidi teisiti valitseda,
sest raskusjõud surub neid teises suunas.
Sama lugu on kätt tõstes, pead püsti hoides, pead pöörates,
tasakaalu hoides - kõigega on tunne, et õpid uuesti käima nagu laps.
Gravitatsioon kujundab meie keha ja vormib planeedi.
Miski ei toimu selle väe ja mõjuta.
Sir Isaac Newton selgitas selle paljusid toimeid lihtsa võrrandiga.
Järgmistel sajanditel viisid ta füüsikaseadused uute läbimurreteni,
kannustades tööstuslikku revolutsiooni.
XX sajandi esimesel kümnendil
raputas meie loo järgmine geenius gravitatsiooni mõistmise alustalasid.
Noor saksa teadlane Albert Einstein mõlgutas midagi mõttes,
uskudes, et Newtoni seadustes midagi siiski ei klapi.
Kujutage ette, et mina olen Päike ja see tennisepall on Maa,
mis tiirleb minu ümber.
Newtoni seadused kirjeldavad täpselt Maa kulgu Päikese ümber,
arvestades kahe keha vastastikust gravitatsioonilist tõmmet,
ent Newton ei suuda selgitada, mis neid ühendab.
Tegelikkuses pole ju Maa ja Päikese vahel nähtamatut nööri,
mis neid koos hoiaks. Seal on täiesti tühi ruum,
ent Newtoni järgi tõmbavad Maa ja Päike teineteist pika vahemaa tagant.
Kuidas saab gravitatsioon nii toimida, kui puudub ühendus või ülekanne?
Pärast aastaid juurdlemist tuli Einsteinil pimestav vaimusähvatus.
Nagu Galileol oma rambi või Newtonil oma õunaga,
nii sündis ka Einsteini läbimurre ühest lihtsast mõttest...
Mis juhtub, kui midagi kukub?
Selle selgitamiseks külastan 120-meetrist torni Northamptonis,
mis ehitati liftikatsetusteks.
Ühel päeval 1907 tuli Einsteinil tema elu kõige õnnelikum mõte.
Mis siis, kui ma seisaksin muust maailmast täiesti eraldatud liftis
ega tunneks midagi peale gravitatsioonilise tõmbe jalgades?
Mis siis, kui liftitross katkeks ja ma hakkaksin langema?
Milliseid jõude ma alla sööstes tajuksin?
Ma ei proovi seda järele.
Õnneks on ka teine proovimisviis,
ilma et peaksin liftišahtis alla sööstma.
Vabandust, et pettumuse valmistasin.
See väike riistapuu plastmänguasjaga on tööstuslik kiirendusmõõtur
ehk see mõõdab kiirendust.
Ma ühendan selle sülearvutiga ja see näitab ühikut 1G.
See on raskuskiirendus allapoole Maa gravitatsiooni tõttu.
Riist toimib sisuliselt gravitatsioonimeetrina.
Mis juhtub, kui ma selle alla kukutan?
Eeldatavasti on näit ikkagi 1G, sest see langeb Maa gravitatsiooniväljas.
Proovime järele.
Alumisest joonest nähtub,
et kui hoidsin seda kinni, oli kiirendus 1G.
Need võnked tulenesid mu püsti tõusmisest.
See sööst üles näitab hetke, mil ma riista lahti lasksin.
See lühike lõik on riistapuu langemisaeg ning on näha,
et kukkudes oli kiirendus null.
Kui järele mõelda, on see veider:
kiirendusmõõtur kiirendab allapoole, langeb gravitatsioonijõu meelevallas,
aga mingit kiirendust ei mõõda, justkui gravitatsioon oleks kadunud.
Einstein arvas, et kui miski langeb,
siis gravitatsiooniline tõmme seda enam ei mõjuta.
Langemine on otsekui hõljumine tühjas ruumis.
See oligi ta õnneliku mõtte sisu,
mida me nüüd nimetame tema ekvivalentsuse printsiibiks.
Einsteini mõte on selles, et kui mees liftis alla kukub,
siis ta üksnes ei tunne ennast kaalutult, vaid ongi kaalutu.
Einstein ütles, et mees ei tunne tõmbejõudu, sest seda polegi.
Gravitatsioon ei mõju talle, vaid ruumile ja ajale ta ümber,
mida me nimetame nüüd aegruumi geomeetriaks.
See oli radikaalselt uus määratlus. Einstein ütleb:
unustage idee gravitatsioonist kui jõust, mis toimib kahe objekti vahel.
Me peame mõtlema sellest kui aegruumi muutumise vormist.
Newton käsitles aega ja ruumi sõltumatute ja muutumatutena.
Asjad toimuvad kolmemõõtmelises ruumis, kuid aeg on omaette.
See tiksub kõikjal universumis sama kiirusega mööda.
Newtoni järgi liigub objekt läbi ruumi sirgjooneliselt,
kui teda ei mõjuta mõni jõud, nagu gravitatsioon,
mis ta teelt kõrvale pöörab.
Einstein ütles, et ruum ja aeg ei ole siiski fikseeritud ega muutumatud.
Need on omavahel seotud ja moodustavad aegruumi.
Ta ütles, et aegruumi saab koolutada,
et mateeria kõverdab ruumi ja aega enda ümber.
Pärast Einsteini ei käsita me enam gravitatsiooni nähtamatu nöörina,
mis objekte kokku tõmbab, vaid keha, näiteks Maa,
koolutab ruumi ja aja struktuuri enda ümber
ning objekt orbiidil järgib selles aegruumis võimalikult sirget teed.
See on Einsteini reaalsuse- nägemuse fundamentaalne osa.
Aega ja ruumi ei saa lahti harutada, ruumist ei saa kõnelda ajast lahus.
Mateeria koolutab ühtviisi nii aega kui ka ruumi.
See on aja gravitatsiooniline paisumine
ja Einsteini avastustest küllap kõige kummalisem.
Mul on siin kaks ühesugust kella.
Kuna alumine kell on Maa keskmele lähemal,
mõjub sellele kergelt suurem gravitatsiooniline tõmme kui ülemisele.
Einsteini teooria järgi tiksub see veidi aeglasemalt kui ülemine.
Gravitatsioon aeglustab aja kulgu.
See on Einsteini väga ebatavaline reaalsuse kontseptsioon:
ruum on kõverdunud ja aeg moondunud.
Miks me seda igapäevaelus ei taju? Einstein selgitas seda üsna kenasti.
Enamikul meist on lapseeast kogemusi, et me püüdsime aru saada,
mis tööd meie vanemad õieti teevad. Kujutlege oma isana Albert Einsteini.
Umbes 12-aastaselt küsis Edward Einstein isalt, miks ta nii kuulus on,
mida ta on avastanud.
See ajas Einstein vanema kimbatusse, ent ta tõi kaunilt lihtsa võrdluse.
Einstein ütles pojale: "Kui pime sitikas ronib üle kõvera oksa,
ei pane ta tähelegi, et tee on kõver.
"Minul oli õnne märgata seda, mida sitikas ei märganud.
Einstein pidas silmas, et sitikal on voli liikuda oksal igas suunas:
edasi, tagasi, vasakule ja paremale, aga ta ei tunne suunda oksalt üles.
Sitika jaoks justkui puuduks universumil kolmas mõõde.
Sitikas võib arvata, et ta liigub piki oksa otsejoones,
kuid meie näeme, et pind, mida mööda ta liigub, on ise kõver.
Einsteini mõte oli, et seda, mida meie näeme oksa kõverustena,
tajub sitikas jõududena, mis teda tõukavad ja tõmbavad.
Toome ühe kummalise näite. Kujutleme sel kõrvitsal kahte sitikat,
kes tahavad mingil põhjusel ülespoole tippu ronida.
Alustades oma teekonda ekvaatorilt põhja poole,
liiguvad nad algul teineteisega paralleelselt
ehk nende teed ei tohiks kohtuda.
Ent tipu poole jõudes lähenevad ka nende teed.
Nutikate sitikatena üritaksid nad aru saada, mis toimub,
ja kujutleksid ehk salapärast jõudu, mis neid kokku tõmbab.
Meie aga näeme, et sellist jõudu pole,
vaid nad ronivad sirgjoones üle kõvera pinna.
Nagu sitikad ei taipa, et oksa pind on kumer,
ei taju ka meie veidraid viise,
kuidas gravitatsioon vormib reaalsust, milles elame meie.
Einsteini probleemiks oli see, kuidas oma õigsust tõestada.
Pärast veel aastaid mõtlemist mõistis ta, et üks võimalus on:
vaadates kaugele Päikesesüsteemi.
Siin Herstmonceux lossi maadel on alles üks originaalteleskoope,
mida kasutati Einsteini mõtete õigsuse tõendamiseks.
1915. aastal, mil Einstein oma üldrelatiivsusteooria välja töötas,
oli see pelgalt tõendamata teooria ja paljudele täiesti arusaamatu,
kuid vaid neli aastat hiljem, 1919, tõendas seesama teleskoop -
lubage mul täpse nimega eputada: 13-tolline astrograafiline refraktor -,
et Einsteinil on õigus: gravitatsioon koolutab ruumi ennast.
Sestpeale on üks vaatlus teise järel kinnitanud,
et mateeria kõverdab ruumi ja aeglustab aja kulgu.
Seega viis lihtne küsimus, miks asjad kukuvad nii, nagu nad kukuvad,
meid üha sügavamale aja ja ruumi enda olemusse.
Gravitatsiooniteadus näitab meile,
kuidas kujunevad galaktikad, tähed ja planeedid.
Gravitatsiooni mõõtes oleme avastanud tumeaine, saanud teada,
et 80% universumi massist on nähtamatu ja me ei tea,
millest see koosneb.
Me oleme avastanud ülima gravitatsiooniga eksootilisi objekte,
nagu neutrontähed, mille mass on suurem kui meie Päikesel,
kuid läbimõõt vaid 20 kilomeetrit.
Einsteini universumil on veel üks salapärane aspekt,
mida ma tahan oma järgmise gravitatsiooniprojektiga uurida.
Siin Surrey ülikoolis olen koos kolleegidega
mitu kuud selle kallal töötanud.
Me algatame üleriigilise kodanikuteaduse projekti,
töötades välja nutitelefoni äpi, mis kasutab telefoni GPS-i,
et uurida gravitatsiooni üht kõige kummalisemat omadust -
selle mõju meie vananemise määrale.
Võrrandid koostasin ise ning väike rühm arvutiteadlasi
ja tarkvaraarendajaid kasutavad neid telefonirakenduse loomiseks.
Einstein avastas, et gravitatsiooni muutudes muutub ka aja kulgemise määr.
See tähendab, et gravitatsiooni tugevus mõjutab ka seda,
kui ruttu või aeglaselt te vananete.
Minu rakenduse eesmärk ongi seda toimet demonstreerida.
Äpp hindab telefoni GPS-i andmeil kohaliku gravitatsiooni tugevust
ja arvutab välja ka teie liikumise keskmise kiiruse,
sest isegi see mõjutab teie vananemise määra.
Seejärel rakendab äpp minu kirjutatud võrrandeid,
mis on rajatud Einsteini relatiivsusteooriale,
ja arvutab välja, kui kiiresti või aeglaselt te vananete.
Rakenduse valmides säutsun sellest, tuhanded laadivad äpi alla
ja me asume kogu riigist tulemusi koguma.
Mõned saadavad oma näitudega videoid, kui kiiresti nad vananevad,
võrreldes aja kulgemisega kosmose nullgravitatsioonis.
Möödunud päeval vananesin 172 mikrosekundit vähem.
Ma olen vananenud 10,02 millisekundit vähem.
Alates äpi allalaadimisest olen vananenud 1,14 millisekundit vähem.
Time Warpi avamisest olen vananenud 2,6 millisekundit vähem.
Me siht on luua tulemuste alusel kaart aja kulgemisest gravitatsiooni tõttu.
Minu nutitelefoniprojekt avab vaid ühe sissevaate ruumi ja aega,
mida Einsteini teooriad kirjeldavad.
Gravitatsioon ja selle veidrused
on andnud meile hämmastava pildi universumi hämaratest saladustest.
Universumi kõige kummalisemad objektid on vahest mustad augud -
kokkuvarisenud tähed, mille gravitatsioon on nii tugev,
et nende haardest ei pääse isegi valgus.
Nüüd on nende toimet ka maakeral esimest korda tuntud
ja nad on avastatud gravitatsiooni enda vahendusel.
See on lugu, mis on teinud moodsas kosmoloogias revolutsiooni.
1,3 miljardit aastat tagasi
tiirlesid ühes kauges galaktikas kaks musta auku teineteise ümber,
lähenesid ja põrkasid lõpuks meeletu raevuga kokku.
Sekundi viimasel murdosal, täpselt hetkel, mil nad kokku sulasid,
tekkis häire, mis saatis läbi universumi oma säbarlainetuse.
Gravitatsioonilained on Einsteini teooria õigsuse võtme-ended.
Mateeria üksnes ei kooluta aegruumi, vaid võib tekitada ka laineid,
mis levivad väljapoole nagu vette visatud kivist.
See laine oli kujuteldamatult suur.
Vallandunud energia oli suurem kui kõigi universumi tähtede valgus.
Laine virdas valguse kiirusel läbi kosmose,
läbides 1,3 miljardi aastaga üle 10 miljardi triljoni kilomeetri.
Kuni jõudis 2015 aasta 14. septembri hommikul siia.
New Orleansi tänavad ja kohvikud, õigemini kõik Ameerikas ja maakeral
paisus ja tõmbus laine möödudes väga põgusalt kokku.
Keegi ei pannud seda tähele, sest siia jõudmise ajaks oli hälve imetilluke.
Välja arvatud üks teaduslabor, mis seda märkas, ja mina lähen neid vaatama.
Seal teevad koostööd tuhat teadlast kogu maailmast.
See on rohkem kui 50 aastat tehtud jõupingutuste kulminatsioon
ja inimkonna ajaloo üks keerulisemaid eksperimente.
Nii on mul väga põnev seda näha.
See on üsna tavatu kooslus.
Ma asun Louisiana maapiirkonnas, tunni tee kaugusel New Orleansist,
kus ei looda leida mitu miljonit dollarit maksvat uurimisasutust,
ent ometi tehti siin hiljuti üks ajaloo tähtsamaid teaduslikke avastusi.
See on LIGO.
Laserinterferomeeter gravitatsiooni- lainete observatoorium
on tohutu L-kujuline rajatis keerulise laserisüsteemiga,
mis saadab kahte haru pidi kiiri.
Me seisame LIGO kahest harust ühel. Seal kulgeb esimene haru.
Selles torus põrgatame laserikiirt edasi-tagasi lõppjaama peegli
ja siin hoones paikneva peegli vahel.
Teine toru kulgeb neli kilomeetrit esimese haruga risti.
L-kujuliselt? - Suure L-ina maapinnal,
kus valgus põrkab mõlemas harus edasi-tagasi
ja me mõõdame selle haru pikkust valguse rännuga kahe peegli vahel.
Me mõõdame ka teise haru pikkust valgusega kahe peegli vahel
ning laserinterferomeeter mõõdab kahe haru pikkuse vahet.
Gravitatsioonilaine möödudes tabasid laserid selle ära.
Nad avastasid, et LIGO kahe haru pikkus muutus väga vähesel määral.
Meie nähtud signaal oli vaid mõni tuhandik aatomituuma suurusest.
See on seni suurim signaal.
Palju väiksem kui aatom? - Jah, palju väiksem.
Ikkagi vajate selle tabamiseks nii tohutut rajatist. - Just.
See on universumi suurim energia- allikas, üks suurimaid sündmusi,
mida saab üldse mõõta, ja me vaevu nägime seda.
LIGO teadlased muundasid gravitatsioonilained helilaineteks
ja kohe kuulete sõna otseses mõttes kahe musta augu kokkupõrke heli.
See oli esimene tutvus kahe stellaarse massiga musta auguga.
Stellaarse massi all mõtlen terve hulga Päikeste kaalu.
Me saime teada, et nad on olemas,
et neid on piisavalt ning nad põrkavad vahel kokku ja liituvad.
Samuti saime aru, võrreldes laine kuju üldrelatiivsuse arvutustega,
et üldrelatiivsusteooria on meie teada täiesti õige.
See pikk betoonpunker vasakul majutab ühte LIGO laseriharu.
Laserikiire keskkonnast isoleerimise üksikasjad ja jõupingutused selleks
meenutavad mulle Cavendishi kuulsat eksperimenti.
Ka tema pidi oma seadmed välistest häirijatest isoleerima,
kuigi LIGO on läinud palju kaugemale.
Toru sees on üks maailma suurimaid ja puhtamaid vaakumeid.
Sealne õhurõhk on kahandatud ühe triljondikuni välisrõhust.
Peeglid on nii puhtad, et neelavad kolmest miljonist vaid ühe footoni.
Ja mu väikese reisi lõpul ootab mind üks Briti edulugu.
Nüüd olen jõudnud LIGO ühe haru lõppu.
Ausalt öelda kulus arvatust kauem, eriti selle kaadervärgiga sõites.
Selles hoones paikneb üks peegleid,
mis põrgatab laserikiire neli kilomeetrit tagasi kontrollkeskusse.
Nende peeglite tehnoloogia on samuti märkimisväärne.
Need töötati välja Ühendkuningriigis Glasgow ülikoolis.
Nii see peegel välja näeb - erakordselt sileda pinnaga,
kus ükski kühm pole suurem kui mõni miljardik meetrit.
Sama hämmastavad on need: sulatatud ränikiud,
mis on inimese juuksekarvast vaid paar korda paksemad
ja välja töötatud Glasgow ülikoolis koos teiste ülikoolide teadlastega.
Need isoleerivad peegli täielikult ning see püsib ideaalselt paigal.
Võiks öelda, et siin on kõige vaiksem paik maamunal.
Siiski segavad välised sündmused vahel
ka siinset tööd, nagu ma ise tunnistasin.
Ma tulin LIGO kontrollruumi,
sest mõne tunni eest olevat midagi vallandunud ja kõik on väga ametis.
See vilkuv pilt ei tohiks selline olla. Nad tabasid seismilise hälbe,
maavärina mitte siin maanteel, vaid planeedi kuklapoolel Jaapanis.
See annab aimu tohututest raskustest, millega LIGO töörühm silmitsi seisab,
ja tundlikkuseastmest,
mida võib häirida ka maavärin teisel pool maakera,
nii et mõõtmisi tuleb uuesti alustada.
Üks siinse erakordse paiga teadlasi on väljendunud väga tabavalt:
"Kunagi olime pimedad, aga nüüd näeme.
Läbi kogu astronoomia ajaloo oleme uurinud gravitatsiooni,
selle toimet universumi mateeriale ja aegruumi kõverdamist,
kuid üksnes valguse kaudu, mis meie teleskoopidesse langeb.
Nüüd saame uurida universumit esimest korda teisel moel.
Gravitatsioonilainete avastamisega näeme ka neid objekte,
mis kutsuvad esile aegruumi äärmusliku kõverdumise
ja selle toimet gravitatsioonile.
See avab astronoomias uue ajastu, uue võimaluse universumit uurida.
Prof. Sheila Rowan oli üks teadlasi, kes juhtis Briti jõupingutusi LIGO-s.
Talle kolleegidega on gravitatsiooni- lainete avastamine alles algusjärgus.
Nüüd arendatakse välja uusi ja veel tundlikumaid instrumente kui LIGO-s.
On väga palju sellist, mida me universumis ei mõista,
ent nüüd oleme saanud uue tööriista,
millega universumi hämaraid protsesse sondeerida.
Iga kord, kui me observatooriumid tundlikumaks muudame,
tajume gravitatsioonilainete signaale kaugemalt -
kaugemalt universumist ja kaugemalt kosmilisest ajaloost.
Supermassiivsed mustad augud lähenevad ja põrkuvad.
Väikesed mustad augud tiirlevad ülimassiivsete ümber,
järgides nende hiidobjektide tihedust ja aegruumi.
Pikem eesmärk on sondeerida ajas rohkem tagasi suure paugu poole,
mis on varaseim hetk, mida me seni universumist teame.
Kui järele mõelda, on gravitatsiooni saladuste avastamine
viinud teaduse ajaloos ikka ja jälle universumi sügavamale mõistmisele.
Galileo ja tema ramp. Newton ja tema õun.
Einstein ja ta langev mees liftis.
Kõik need tegelased heitsid kinda tollasele teaduslikule konsensusele.
Isegi nüüd jääb gravitatsiooni tõelise olemuse mõistmine
teaduse üheks suurimaks väljakutseks.
See toob mind tagasi nutiäpi juurde.
See on vähemalt minu jaoks punkt, mis toob loosse ootamatu pöörde.
Kahjuks on kõik veidi vussi läinud.
Juhtus nii, et paar kuud tagasi lasime äpi välja ja kõik sujus väga hästi.
Tuhanded inimesed laadisid selle alla ja on saatnud meile tulemusi.
Me oleme kogunud andmeid üleriigilise kaardi loomiseks, mis näitaks,
et aeg kulgeb inimeste jaoks riigi erinevates paikades erinevalt.
Õnnetuseks saime äsja aru, et meil on suur probleem.
Ma uurisin teaduskirjandust ja leidsin relatiivsuse kohta ühe peene nüansi,
mis mind lausa püsti ehmatas.
Mulle hakkas koitma, et ma tegin rakenduse võrrandites vea.
See tähendab, et kõik kogutud tulemused on valed.
Probleem on Einsteini relatiivsus- teooriate veidrates peentes mõjudes,
mis on aja kulgemisele maakera pinnal põhimõttelise tähtsusega.
Mis saab, kui ma kasutan telefoniäppi oma elupaigas Inglismaa lõunarannikul
ja lähen siis mõneks päevaks ekvaatori lähistele Aafrika läänerannikul?
Me teame oma reisist, et ekvaatori läheduses on gravitatsioon nõrgem
ehk aeg tiksub seal kiiremini.
Siiski tuleb arvestada veel ühe tähtsa teguriga - liikumisega.
Ekvaatoril liigun Maa pöörlemise tõttu kiiremini kui Inglismaal.
Einstein ütleb, et liikumine aeglustab aja kulgu
ehk kellad tiksuvad ekvaatoril aeglasemalt.
Seal hiiliski viga sisse.
Ma arvestasin neid kahte efekti, kuid unustasin ühe tähtsa punkti:
need tasakaalustavad teineteise.
Maakera pundub ekvaatoril täpselt sel määral,
mis pöörlemiskiiruse tasakaalustab.
Nii tiksuvad kõik maakera kellad meretasandil täpselt sama kiirusega.
Nüüd tuleb algusse naasta ja äpi võrrandid uuesti kirjutada.
Õigsuse katsetamiseks kasutan äppi ise ühe tavalise töönädala jooksul.
Ma elan siin Portsmouthis ehk meretasandile väga lähedal
ja enamasti alustan hommikuid rongiga tööle sõitmisega.
Äpp tuvastab mu kiiruse rongis
ja arvutab välja, kuidas see mu isiklikku kella aeglustab.
Ma usun, et rongisõit aeglustas mu aega mõne triljondiku sekundi võrra.
Ma suundun BBC peakorterisse Londoni kesklinnas,
kus gravitatsioon peaks olema veidi nõrgem.
Ma olen mõne meetri merepinnast kõrgemal,
kus mu aeg kõrguse tõttu kiireneb.
Äpp võrdleb minu aja kulgu statsionaarse kellaga meretasemel.
Millised on minu tulemused?
Keskmisel päeval vananen liikumise toel kolmandiku nanosekundi aeglasemalt.
See on kolmandik miljardikku sekundist.
Ent mida nõrgem on gravitatsioon, seda kiiremini ma vananen,
üldiselt poole nanosekundi võrra.
Ma olen andnud äpi ka mõnele teisele,
et võrrelda, kuidas nemad keskmisel päeval vananevad.
Nick juhib kaubalennukeid ja lendab Chicagost Saksamaale.
Ma lendan 37 000 jala kõrgusel.
Homme hommikul lendame algul Milanosse ja siis edasi Tokiosse.
Reisid aeglustavad ta vananemist,
ent nõrgem gravitatsioon kõrgustes kiirendab ta kella veidi enam.
Üldiselt vananeb ta viis nanosekundit kiiremini,
võrreldes meretasandi kellaga.
Vanessa peab Yorkshire Dalesis pubi.
Ma näitan teile väljas meie ilma.
See on Tan Hill Inni terrass. Me elame keset nõmmraba rahvusparki.
Tan Hill Inn on kuulus Briti kõrgeima pubina, 500 meetrit üle merepinna.
Meil pole naabreid, on vaid lambad.
Kõrge asukoha tõttu vananeb ta iga päev nelja nanosekundi võrra kiiremini,
võrreldes kellagagi meretasemel.
Kevin on mägismaal alpinist.
Ma asun Glencoe mäel Sgor na h-Ulaidh
ja olen olnud suure osa päevast 600-900 meetri kõrgusel.
Ma olen uurinud päev otsa telefoni ja jälginud rakenduse näite.
Väärtus on järjest kasvanud, nii et on olnud väga lõbus.
Keskmisel ronimispäeval käib Kevini kell nanosekundi võrra kiiremini.
Gary töötab ühes Šoti veefirmas.
Töö viib mind kõikjale UK-s energiaasjatundjatega asju ajama,
põhjas Invernessi, lõunas Londonisse.
Nädalas sõidan maha 1500 kilomeetrit või olenevalt kohtumistest ka enam.
Gary autoreisid aeglustavad ta aega, ent asudes merepinnast kõrgemal,
vananeb ta siiski kolmveerandi nanosekundi võrra kiiremini.
Meie viimane vabatahtlik on Walter.
Ta elab meretaseme piiril ikoonilises külas John oGroats.
Ma ajan turismiäri, mida alustasin mõned aastad tagasi.
Külalised saavad rääkida inimesega, kes on John oGroatsis sündinud
ja võib jagada küsimuste peale igasugu kasutut teavet,
sest ma olen seda tuubil täis.
Lõplikud tulemused näitavad, et kui tahate aeglasemalt vananeda,
püüdke elada merepinna tasemel nagu Walter.
Või on ka teine võimalus - hankige töö rahvusvahelises kosmosejaamas.
Selle tiirlemine 27 000 kilomeetrit tunnis annab teile tubli tõuke.
Me tegime astronautide rehkenduse.
Me jääme iga kuu umbes millisekundi võrra nooremaks
ja oleme kuue kuu pärast hoopis nooremad kui inimesed maa peal.
Nii olen noorem, kui peaksin, ja loodan, et seda on näha.
Loomulikult on meile maa peal aja jaotumus sedavõrd tühine,
mõni miljardik sekundit erinevust, et sellele ei tasu isegi mõelda.
Äpi loomise pikas ja keerulises protsessis jõudsin siiski järeldusele,
et aja kulgemise erisused ei pruugi olla gravitatsiooni riuklik kaasnähe,
vaid hoopis gravitatsioon ise.
See võib olla gravitatsiooni ajend, põhjus, miks asjad maha kukuvad.
Üks kolleege, kellega ma olen konsulteerinud, on Kip Thorne,
üks maailma juhtivaid füüsikateoreetikuid
ja LIGO loomise liikumapanev jõud.
Kui ma võtsin äpi loomiseks mõned füüsika alused uuesti läbi,
sattusin ühele ta põnevale ideele.
See on väga huvitav ja eriline viis, kuidas gravitatsiooni kirjeldada.
Kip ütleb nõnda: "Kõigile meeldib elada seal,
kus nad kõige aeglasemalt vananevad, ja gravitatsioon tõmbab nad sinna.
Kip töötab California Caltechis
ja on üks maailma kõige lugupeetumaid füüsikateoreetikuid.
Kõigepealt suur tänu abi eest rakenduse vigade parandamisel.
Ma mõistan.
Ma olen teinud aastate jooksul ise nii palju vigu, et saan täielikult aru.
Mind rabas asja üle järele mõeldes üks teie kirjutatud lause:
"Kõigile meeldib elada seal, kus nad kõige aeglasemalt vananevad,
ja gravitatsioon tõmbab nad sinna.
Kas see oli öeldud pelgalt toreda selgitusena
või on selles midagi sügavamat?
Ma usun, et mõnes mõttes on ka midagi sügavamat,
kuid see on kena selgitus Einsteini esimese gravitatsiooniidee kohta 1912.
Ta mõistis, et gravitatsioon, mida me maa peal tunneme,
tuleneb aja aeglustumisest.
Aeg eelneb gravitatsioonile? Maa pinnal kulgeb aeg aeglasemalt
ja seepärast tahabki gravitatsioon meid seal kinni hoida.
Ma usun, et see on sügavuti tõsi. Objektid tahavad maha kukkuda.
Aja kulg või kulgemise kiirus kutsubki gravitatsiooni esile.
Just see on asi, mis lõpuks langemise põhjustab.
Niisiis on kuidagi kõigi objektide olemuses liikuda sinnapoole,
kus aeg kulgeb aeglasemalt. Kipi tees toimib kõikjal universumis,
kus on samasugune gravitatsiooniväli nagu Maal.
Erinevus aja kulgemises on tilluke. Suures kõrguses ja maakera pinnal
on vahe aja kulgemises üks sekund saja aasta kohta.
Seda pole just palju, kuid see on täpselt õige hulk,
et tekitada gravitatsioonilist tõmmet ja raskuskiirendust.
Ma pean minema selle kirja panema.
Minu süvauuringud gravitatsiooni veidruste kohta
on toonud mind lõpuks silmitsi ühe füüsika suurima mõistatusega -
aja enda olemusega.
Küsimus, miks õun maha kukub, kõlab väga lihtsalt,
ent sajad aastad selle lihtsa fakti teaduslikku uurimist
on sundinud meid aja ja ruumi olemust täielikult ümber hindama.
Nüüd olen jõudnud erakordse teesini,
et mingil sügavamal põhjusel kukub õun maha selle pärast,
et otsib paika, kus aeg kulgeb kõige aeglasemalt.
Kas gravitatsioon dikteerib aja kulgemise või aeg gravitatsiooni?
Kas see viitab põhimõtteliselt uutele füüsikaseadustele,
mis on veel avastamata?
Ma arvan, et pean selle üle veidi rohkem järele mõtlema.
Tõlkinud Tõnu Tammets