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La théorie de la relativité générale d’Einstein a bouleversé la compréhension de l’univers par l’humanité il y a plus d’un siècle, et depuis lors, les scientifiques ont découvert que la marche régulière du temps est tout sauf régulière. Parmi les implications obsédantes de relativité générale c’est que le temps passe plus vite en haut de chaque escalier du monde qu’en bas.
Ce phénomène hallucinant se produit parce que plus un objet est proche de la Terre, plus les impacts de la gravité sont forts. Et parce que la relativité générale décrit la gravité comme la déformation de l’espace et du temps, le temps lui-même se déplace plus lentement à des altitudes plus élevées et à de plus grandes distances de la Terre, où la gravité a moins d’effet.
Donc, si le temps est lié à la gravité, cela signifie-t-il que les gens au sommet des montagnes vieillissent plus vite que les gens au niveau de la mer ? L’augmentation de la gravité fait-elle réellement vieillir les gens plus lentement ?
En effet, pour tous les objets plus éloignés d’un champ gravitationnel, comme Terrele temps s’écoule en fait plus lentement, James Chin-wen Chou (s’ouvre dans un nouvel onglet), un physicien du National Institute of Standards and Technology (NIST) de Boulder, Colorado, a déclaré à Live Science dans un e-mail. Cela signifie que les personnes qui vivent à haute altitude vieillissent un peu plus vite que celles qui traversent l’espace-temps au niveau de la mer.
« La gravité nous fait vieillir plus lentement, en termes relatifs », a déclaré Chou. « Par rapport à quelqu’un qui n’est pas à proximité d’un objet massif, nous vieillissons plus lentement d’une quantité infime. En fait, pour cette personne, tout le monde qui nous entoure évolue plus lentement sous l’effet de la gravité. »
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Les différences sont mineures mais mesurables. Si vous deviez vous asseoir au sommet de Mont Everest – qui est à 29 000 pieds (8 848 mètres) au-dessus du niveau de la mer – pendant 30 ans, vous auriez 0,91 milliseconde de plus que si vous aviez passé ces mêmes 30 années au niveau de la mer, selon NIST (s’ouvre dans un nouvel onglet). De même, si des jumeaux vivant au niveau de la mer devaient se séparer pendant 30 ans, l’un déménageant à Boulder, Colorado, à 1 600 m d’altitude, et l’autre restant sur place, le jumeau de haute altitude aurait 0,17 milliseconde de plus que son jumeau. quand ils se sont retrouvés.
Dans un expérience saisissanteLes chercheurs du NIST ont utilisé l’une des horloges atomiques les plus précises au monde pour démontrer que le temps passe plus vite même à seulement 0,008 pouce (0,2 millimètre) au-dessus de la surface de la Terre.
« Ce ne sont pas que des calculs », a déclaré Tobias Bothwell (s’ouvre dans un nouvel onglet)physicien au NIST et co-auteur d’un article de 2022 publié dans la revue La nature (s’ouvre dans un nouvel onglet) décrivant l’expérience. « Nous avons vu le changement du tic-tac d’une horloge à une distance d’environ la largeur d’un cheveu humain », a-t-il déclaré à Live Science.
La clé pour comprendre pourquoi des objets massifs déforment le passage du temps est de reconnaître que « espace-temps » est une tapisserie en quatre dimensions tissée à partir de trois coordonnées spatiales (haut/bas, droite/gauche et avant/arrière) et d’une coordonnée temporelle (passé/futur). La gravité, dans un modèle relativiste, est ce que nous appelons lorsqu’un objet avec la masse déforme cette tapisserie, incurvant l’espace et le temps comme un seul.
« Tout ce qui possède une masse affecte l’espace-temps », André Norton (s’ouvre dans un nouvel onglet), professeur d’astrophysique à l’Open University au Royaume-Uni, a déclaré à Live Science dans un e-mail. Au voisinage d’un objet avec une masse, « l’espace-temps est déformé, ce qui entraîne la flexion de l’espace et la dilatation du temps.
« L’effet est réel et mesurable mais négligeable dans les situations quotidiennes », a déclaré Norton.
Cependant, lorsqu’il s’agit de situations non quotidiennes, ce phénomène – également connu sous le nom de gravitation dilatation du temps – peut devenir désordonné. Selon Norton, les satellites GPS faisant le tour du globe à une altitude de 12 544 miles (20 186 kilomètres) doivent s’adapter au fait que leurs horloges tournent 45,7 microsecondes plus vite que les horloges ici, sur une période de 24 heures.
« L’effet le plus pressant de la relativité sur le passage du temps est probablement la précision du GPS », a déclaré Chou. « Parce qu’ils [GPS satellites] se déplacent à des vitesses élevées et très loin de la Terre, les effets relativistes de la vitesse et de la gravité doivent être soigneusement pris en compte afin que nous puissions déduire notre position sur le globe avec une grande précision. »
Plus près de chez nous, force est de constater que la gravité nous fait en fait vieillir plus lentement. Bien sûr, ce n’est généralement qu’une question de millisecondes, et se recroqueviller au niveau de la mer n’est guère une stratégie anti-âge viable. Mais le temps est à la fois précieux et éphémère, surtout lorsqu’il est éloigné de tout objet de masse.
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