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.
Источник
Что происходит с человеком в космосе: кости становятся хрупкими, зрение падает, тело стареет
Фото из открытых источников
Пребывание в космосе оказывает пагубное влияние на клетки организма, и некоторые изменения могут сохраниться на всю жизнь. В статье подробно сообщается о результатах исследований, которые подтверждают эти выводы ученых. Главный из них — из-за пребывания в космосе клетки стареют быстрее обычного.
Человек не приспособлен к жизни в консервной банке, мчащейся в невесомости со скоростью 30 тысяч километров в час. Однако именно такие условия приходится терпеть астронавтам на МКС.
Невесомость перегружает организм, а просачивающаяся радиация может в какой-то момент вызвать рак и разрушить клетки нервной системы.
Человек привык к земному притяжению. Без него мышцы начинают атрофироваться, кости начинают становиться хрупкими. В космосе человек теряет примерно 1% костной массы каждый месяц — это сравнимо с изменениями в позвоночнике пожилого человека за год.
Кровь и жидкости в теле не циркулируют нормально. Кровь приливает от ног к верхней части туловища, лицо отекает. Из-за внутричерепного давления зрение падает. Некоторые астронавты страдают от проблем со зрением и после возвращения на Землю.
Риск возникновения тромбов возрастает. Пару лет назад у одного астронавта появился тромб в сосуде шеи. К счастью, на станции были препараты для разжижения крови.
Влияние космоса на астронавтов сейчас тщательно изучается. Разные космические организации планируют снова отправить человека на Луну и даже на Марс.
В одном из исследований проводился анализ образцов крови и клеток 59 астронавтов. Выяснилось, что «энергетический центр клеток», митохондрии, попадает в космосе под сильные перегрузки. Нарушение деятельности митохондрий сказывается на всем организме.
«Мы нашли механизм, который объясняет различные изменения в теле. Все разлаживается, и причина — в деятельности митохондрий», — рассказывает руководитель исследования Афшин Бехешти (Afshin Beheshti) в пресс-релизе НАСА.
Гены человека тоже начинают работать иначе, и у астронавтов также были отмечены повреждения ДНК.
Окружающая среда вызывает так называемые эпигенетические изменения, то есть некоторые гены начинают работать активнее, а некоторые — хуже. Это также сказывается на иммунной системе и работе мышц.
Работа печени и обмен веществ тоже страдают. Объем так называемого «плохого холестерина», липопротеинов низкой плотности, увеличивается, а объем «хорошего холестерина», липопротеидов высокой плотности, сокращается.
Было сделано и такое особо интересное наблюдение: концевые участки хромосом в космосе удлиняются, хотя раньше считалось, что они укорачиваются. Это наблюдение было сделано ранее в исследовании НАСА, когда организм Скотта Келли (Scott Kelly) сравнили с организмом его брата-близнеца. Келли провел на МКС почти год. Брат-близнец ждал его на родной Земле.
Теломеры защищают хромосомы, когда клетки делятся. Однако по мере взросления человека теломеры сокращаются, и, когда защитная оболочка истончается, клетки умирают. Так что чем длиннее теломеры, тем лучше.
Однако удлинение теломер в космосе — не самая хорошая новость. Этот процесс вызывает у человека окислительный стресс, и по возвращении на Землю теломеры астронавтов сокращаются еще сильнее.
Эти изменения не опасны для жизни, но они показывают, что в космосе тело человека испытывает очень сильные перегрузки, а клетки стареют быстрее обычного. И некоторые изменения могут сохраниться на всю жизнь.
Источник
Правда ли, что в космосе люди почти не стареют?
Замедление времени, как и сокращение длин предметов — пожалуй, самые известные и необычные проявления специальной теории относительности. Если аккуратно сравнить измеряемую длину одной и той же линейки в неподвижной системе отсчета и в движущейся со скоростью 42,3 тысячи километров в секунду, то окажется, что в последней ее длина сократится на один процент.
Подобные же эффекты можно заметить, измеряя рассинхронизацию между часами на Земле и в летящем самолете. Это продемонстрировали физики Хафеле и Китинг в 1971 году, дважды облетев Землю с помощью коммерческих авиарейсов и взяв с собой атомные часы. Правда, для небольших скоростей эффект оказался небольшим, но измеримым — отличия между показаниями летавших и неподвижных атомных часов составили миллиардные доли секунды.
Есть и более наглядный способ продемонстрировать замедление времени — с помощью элементарных частиц.
У электронов есть более массивные, но короткоживущие, собратья — мюоны. Их время жизни составляет всего 2,2 микросекунды. В одном из ускорителей CERN физики замеряли время жизни мюонов, разогнанных до 0,994 скорости света. Оказалось, относительно неподвижного детектора оно равно примерно 64 микросекундам — в 29,3 раза больше, чем у неподвижных мюонов. Это значит, что в системе отсчета, связанной с мюоном, время летит в 29,3 раза медленнее, чем в неподвижной системе отсчета.
Можно сказать, что мюон «стареет» гораздо медленнее. Если бы у человека была возможность сесть в ракету и полететь от Земли со скоростью 0,994 скорости света, то относительно наблюдателей на нашей планете он старел бы в 29 раз медленнее. Но с другой стороны, сам человек это никак бы не ощутил.
Источник
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.
Источник
Действительно ли, что в космосе прекращаются процессы старения человеческого организма?
Это не так. Старение — очень комплексный процесс, и многое еще предстоит изучить. Более того, из-за отсутствия гравитации в организме происходит множество негативных физиологических изменений.
Очень любопытное исследование было выполнено во время годового пребывания на станции американского астронавта Скотта Келли. Оно стало возможным потому, что на Земле у Скотта оставался его однояйцевый брат-близнец Марк. Благодаря этому факту 10 групп ученых провели ряд исследований здоровья братьев Келли, чтобы выяснить, как космос влияет на здоровье космонавта. Одним из параметров, который изучали ученые, было наблюдение за длиной теломер у Скотта Келли. Теломеры это концевые участки хромосом, обеспечивающие защиту от концевой недорепликации при делении клеток. Их длина — своеобразный маркер клеточного возраста. Сильное укорочение теломер переводит клетку в режим «старости». Ученые обнаружили, что теломеры Скотта за год пребывания в космосе удлинились на 14,5%, в связи с чем и возникло предположение, что невесомость тормозит процессы старения. Однако затем очень быстро их длина сократилась обратно, и они стали в итоге короче, чем до полета. Другие параметры (проблемы со зрением, утолщение стенок кровеносных сосудов, наличие нарушений в ДНК в результате воздействия космической радиации) при этом не свидетельствовали об улучшении его здоровья, так что пока эта гипотеза не подтверждается.
Источник