Hvis man sender en astronaut ud på en tilpas hastig rumrejse og lader hende vende tilbage til Jorden 50 år senere, kan hun ved hjemkomsten være yngre end sin datter. Det er selvfølgelig et tænkt eksempel, idet de nødvendige hastigheder skal være sammenlignelige med lysets hastighed, knap 300.000 kilometer pr. sekund, for virkelig at batte. Og energiforbruget ville være fuldstændig urealiserbart.
Men eksemplet illustrerer kimen i det såkaldte tvillinge-paradoks fra relativitetsteorien, hvor man kan vise, at bevægelse påvirker ures gang, ofte sammenfattet i ”et ur i bevægelse går langsomt”.
Tvillinger ældes dermed forskelligt, afhængigt af hvor meget de hver især bevæger sig. Effekten blev første gang målt direkte i begyndelsen af 1970’erne, hvor man sendte det ene af to meget præcise ’tvillinge-ure’ Jorden rundt med almindelige rutefly og ved hjemkomsten sammenlignede med det ur, der blev tilbage på Jorden. Det ur, der rejste, havde på grund af sin hastighed tabt omkring hundrede millardtedele af et sekund i forhold til det hjemmeblevne. Det gik altså langsomt.
Effekten er i dag en indbygget del i det globale positionerings-system, gps, som er baseret på kommunikation med satellitter i kredsløb omkring Jorden. Om bord på satellitterne befinder sig meget præcise atomure, hvis tidsstempler er essentielle for at bestemme positionen af modtageren. Glemmer man for disse tidsstempler, at ”et ur i bevægelse går langsomt”, ophober systemet en fejl på et par kilometer i døgnet alene grundet satellitternes hastighed på knap fire kilometer i sekundet. Og så fungerer det jo ikke til positionering.
Ud over effekten forbundet med satellitternes hastighed er der en anden relativistisk effekt forbundet med tyngdekraften: ”Et ur længere ude i tyngdefeltet går hurtigt”. Og de to effekter er ikke lige store, men betyder tilsammen, at gps-systemet ville ophobe en fejl pr. døgn på lidt mere end 11 kilometer, eller otte meter i minuttet. Urene om bord på satellitterne er derfor justeret til at gå en anelse langsommere netop for at kompensere for disse to relativistiske effekter. Så man kan tage gps-systemets præcision på nogle få meter – døgnet rundt – som et ret direkte udtryk for, at relativitetsteorien må være korrekt.
Men gælder det nødvendigvis alle ure, eller er det blot atomure, der bliver påvirket? Der er meget fundamentale fysik-argumenter for, at det må gælde alle typer ure og således også det ”indre ur”, der bestemmer din aldring. Så du ældes lidt langsommere, når du bevæger dig – helt i tråd med Sundhedsstyrelsens slogan om, at motion forlænger livet.
Denne observation tog den amerikanske rumfartsorganisation Nasa for nylig meget alvorligt og bragte så at sige tvillinge-paradokset til yderste konsekvens: I 2015 sendte de den amerikanske astronaut Scott Kelly til Den Internationale Rumstation med det formål at sammenligne hans aldring med hans hjemmeblevne tvillingebror, Mark Kelly.
Scott Kelly landede tidligt på foråret 2016 atter på Jorden efter 340 dage i rummet. Her var hovedformålet ikke at eftervise de nævnte relativistiske effekter, idet de ville være alt for små til at være direkte målelige gennem de forholdsvist upræcise ure som aldring udgøres af. Derimod var hovedformålet at teste, hvorvidt lange ophold i rummet kunne have målelige biologiske og/eller psykologiske effekter. Det er blandt andet af interesse for fremtidige langvarige missioner for eksempel til Mars. En mission til Mars anslås at ville vare omkring tre år, inklusive opholdet på planeten.
Et meget konkret eksempel på en virkning af Scott Kellys lange rumrejse var, at han ved hjemkomsten var vokset fem centimeter i højden, simpelthen fordi skiverne i hans rygsøjle havde udvidet sig. Derudover er Nasa interesseret i at finde ud af, hvor meget han er blevet påvirket af det betydeligt højere strålingsniveau, der er i rummet, om hans syn er blevet forringet, om hans beslutsomhed er uændret, og om hans blodomløb er blevet forstyrret.
Så selvom Scott Kellys indre ur må have været påvirket af relativistiske effekter, kan det være, at selve det at opholde sig gennem længere tid i rummet har langt større konsekvenser. Ganske som den danske astronaut Andreas Mogensen ”sparede” cirka et kvart millisekund under sit 10-dages ophold i rummet, må Scott Kelly have sparet lidt over otte millisekunder af sit liv i videnskabens tjeneste. Men andre effekter af biologisk karakter vil nok vise sig langt at overstige denne opsparing, hvorved han sikkert er blevet markant ældre, end de 340 dage i rummet skulle betyde.