In het dagelijks leven ervaren we de tijd als een vaste, onveranderlijke grootheid, en dat gold ook voor natuurkundigen – totdat Albert Einstein begin 20e eeuw zijn relativiteitstheorieën presenteerde. Daarmee gaf hij de wetenschap een geheel nieuwe kijk op zowel ruimte als tijd.
Volgens de algemene relativiteitstheorie zijn de drie dimensies van ruimte – lengte, breedte en diepte – verbonden met de tijd in een vierdimensionale ruimtetijd. De vorm van de ruimte en het verstrijken van de tijd worden beïnvloed door grote massa’s en hun bewegingen, en de tijd verloopt niet overal in het heelal even snel.
Sommige gevolgen zijn hier op aarde rechtstreeks te meten, andere worden ver in de ruimte waargenomen en weer andere zijn slechts theoretische voorspellingen.
DE TIJD VERTRAAGT
Zwaartekracht rekt de tijd uit
Massa kromt de ruimte en vertraagt de tijd, en hoe groter en geconcentreerder de massa is, hoe groter de vertraging.
Een neutronenster is extreem compact en kromt de ruimtetijd zo sterk dat de tijd 30 procent langzamer gaat dan op aarde – 50 minuten op aarde is gelijk aan 35 minuten op een neutronenster.
Maar zelfs hier op aarde is het effect te meten. Een atoomklok loopt sneller op een bergtop dan op zeeniveau, omdat de top verder verwijderd is van het zwaartepunt in het hart van de aarde.
DE TIJD DRAAIT
Rotatie draait de tijd rond
In 2020 bleek uit observaties met de Parkes-telescoop in Australië dat draaiende objecten de ruimtetijd vervormen. Het bewijs kwam van een dubbelstersysteem – een witte dwergster met een neutronenster eromheen.
De neutronenster is een pulsar, die stralingspluimen uitzendt, en aan die straling zagen wetenschappers dat de baan van de ster slingerde.
De oorzaak is dat de witte dwerg, die in nog geen 2 minuten om zichzelf draait, de ruimtetijd zo sterk vervormt dat de baan van de pulsar op en neer gaat.
DE TIJD KOMT TERUG
In een zwart gat gaat de tijd rondjes
We kunnen niet zien wat er in een zwart gat gebeurt, maar astrofysici denken dat zwarte gaten draaien, ook vanbinnen.
In het centrum van een zwart gat bevindt zich de singulariteit: een punt met oneindige zwaartekracht. Mogelijk is de rotatie dicht bij de singulariteit zo hevig dat de ruimtetijd razendsnel ronddraait en zogeheten gesloten tijdringen vormt.
In een gesloten tijdring zijn verleden, heden en toekomst met elkaar verbonden, waardoor de tijd rondjes loopt en de geschiedenis – of de toekomst – zich ad infinitum herhaalt.