Arjessa aika koetaan muuttumattomaksi vakiosuureeksi, ja näin myös fyysikot ajattelivat siihen asti, kun Albert Einstein esitti suhteellisuusteoriansa 1900-luvun alussa. Teoriat avasivat aivan uusia tieteellisiä näköaloja sekä aikaan että avaruuteen.
Yleisen suhteellisuusteorian mukaan kolme tilaulottuvuutta – korkeus, pituus ja leveys – liittyvät erottamattomasti aikaan neliulotteisena aika-avaruutena. Siksi suuret massat ja niiden liikkeet vaikuttavat sekä avaruuden muotoon että ajan kulumiseen niin, että aika kuluu eri nopeudella eri osissa maailmankaikkeutta.
Osa seurauksista on mitattavissa suoraan maapallolla, osaa voidaan havainnoida kaukana avaruudessa, ja osa on toistaiseksi mahdollista vain olettaa teoreettisesti.
AIKA VIIVÄSTYY
Painovoima jarruttaa aikaa
Massat kaareuttavat avaruutta ja saavat ajan kulumaan hitaammin. Mitä suurempi ja tiiviimpi massa on, sitä enemmän aika hidastuu.
Äärimmäisen tiivis neutronitähti kaareuttaa aika-avaruutta niin paljon, että aika kuluu 30 prosenttia hitaammin kuin Maassa. Meidän 50 minuuttiamme vastaa siten 35:tä minuuttia neutronitähdessä.
Vaikutus voidaan kuitenkin mitata myös maapallolla. Atomikello käy nopeammin vuorenhuipulla kuin merenpinnassa, koska laki on kauempana planeetan massakeskipisteestä.
AIKA MUTKISTUU
Kiertoliike vääntää aikaa
Vuonna 2020 Australiassa toimivan Parkes-observatorion radioteleskooppi osoitti pyörivien kappaleiden vääristävän aika-avaruutta. Todiste saatiin valkoisen kääpiön ja neutronitähden muodostamasta kaksoistähdestä.
Neutronitähti on niin sanottu pulsari, joka lähettää säteilyä majakan tavoin, ja tarkkailemalla säteilyä saatiin selville, että tähden rata kiemurtelee.
Syynä on se, että valkoinen kääpiö, joka pyörähtää akselinsa ympäri alle kahdessa minuutissa, vääristää aika-avaruutta niin paljon, että pulsarin rata mutkittelee.
AIKA TOISTUU
Mustassa aukossa aika kiertää kehää
Vaikka ei voidakaan nähdä, mitä mustassa aukossa tapahtuu, uskotaan, että mustat aukot pyörivät – sisimpiä osia myöten.
Mustan aukon keskellä sijaitsee singulariteetiksi kutsuttu piste, jossa painovoima on äärimmäisen suuri. Osa tutkijoista olettaa, että raju kiertoliike aivan singulariteetin tuntumassa vääristää aika-avaruutta niin voimakkaasti, että syntyy umpinaisia aikakehiä.
Umpinaisessa aikakehässä menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus liittyvät toisiinsa niin, että aika kulkee ympäri ja menneet – tai tulevat – tapahtumat toistuvat loputtomiin.