Теория относительности для чайников (часть 2)
[музыка]
Всем привет! Меня зовут Дмитрий Побединский. Я рад приветствовать вас на портале КРТИ, где не скучно и интересно. Можно узнать о науке и технологиях.
Теория относительности — одна из основополагающих в современной физике, и нынешнее представление о том, как устроен окружающий нас мир, основано именно на ней. Её разделяют на две: специальную теорию относительности, о которой я говорил в прошлом выпуске (кто не смотрел, обязательно посмотрите!), и её логическое продолжение — общую теорию относительности. О ней и поговорим.
Чтобы лучше её понять, нам нужно объединить два факта. Первый: мы живём в четырёхмерном пространстве-времени. О нём я, кстати, немножечко рассказывал в выпуске «Что такое время». Пространство и время — это проявление одного и того же, некой единой сущности, которую назвали пространственно-временной континуум. Это и есть четырёхмерное пространство-время, и все мы — я, моя камера, Путин, ты, ты, ты и твоя новая симпатичная подружка — являемся четырёхмерными объектами.
Просто мы, люди, жалкие создания в этой Вселенной, не можем воспринимать четыре измерения. Мы воспринимаем либо как пространство, либо как время. По сути, мы видим только проекции настоящих четырёхмерных объектов на пространство и время. Что примечательно, теория относительности не утверждает, что тела изменяются при движении. Четырёхмерные объекты всегда остаются неизменными, но при относительном движении их проекции могут меняться, и мы воспринимаем это как замедление времени, сокращение размеров и так далее.
И второй факт: все тела падают с постоянной скоростью, а не разгоняются. Но как это так? Давайте проведём мысленный страшный эксперимент. Представьте, что бац! вы теряете сознание, потом приходите в себя и оказываетесь в закрытой кабине лифта. На вас надеты наручники, рядом — пила. Ну, в общем, ужас.
Необычности добавляет то, что вы находитесь в невесомости. На экране появляется кукла и говорит: "Я хочу сыграть с тобой в игру. Сейчас ты находишься в невесомости, и это могло произойти по двум причинам: либо ты находишься в далёком-далёком космосе и равномерно движешься по инерции, либо ты свободно падаешь на землю под действием гравитации. Угадай, в какой ситуации ты сейчас находишься, иначе действительно при падении и вы, и лифт будете двигаться синхронно. Поэтому относительно стенок вы будете просто висеть в невесомости".
Так что не выглядывая из кабинки, абсолютно невозможно отличить два этих случая. Хотя в одном из них вы летите равномерно, а в другом — с ускорением. Придётся просто угадывать. Но допустим, вам повезло, и никто не пострадал. Возможно, даже Эйнштейн размышлял над таким воображаемым лифтом, и у него появилась очень смелая мысль: если эти два случая невозможно отличить, значит, падение под действием гравитации и является равномерным движением.
И все такие: "Вау-воу-воу! В смысле, как это так? Когда тела падают, они разгоняются!" А он такой: "Да всё нормально. Просто-напросто мерным это движение является в четырёхмерном пространстве времени, но при наличии массивных тел оно искривляется, и равномерное движение проецируется в обычное нам трёхмерное пространство в виде ускоренного движения".
Давайте рассмотрим более простой, хоть и не очень корректный пример искривления двухмерного пространства. Можно представлять, что любое массивное тело под собой создаёт некую образную воронку. Тогда другие тела, пролетающие мимо, не смогут продолжить своё движение по прямой и изменяют свою траекторию согласно изгибам. Искривлённая траектория не так много энергии, что его движение вообще может стать замкнутым.
Стоит отметить, что с точки зрения движущихся тел они продолжают перемещаться по прямой, ведь не чувствуют ничего такого, что заставляет их повернуть. Просто-напросто они попали в плохую компанию. В смысле, в искривлённое пространство и, сами того не осознавая, катятся по наклону. В смысле, имеют непри моли ней ную траекторию. Не стоит забывать, что искривляется четыре измерения, в том числе и время, поэтому к этой аналогии нужно относиться очень осторожно.
Таким образом, в общей теории относительности гравитация — это вообще не сила. Просто это следствие искривления пространства-времени. На данный момент эта теория является рабочей версией происхождения гравитации и прекрасно согласуется с экспериментом.
Общая теория относительности порождает удивительные следствия. Например, световые лучи могут искривляться в космосе. Найдены далёкие-далёкие объекты, которые как бы прячутся за другими, но световые лучи их огибают, и мы можем их увидеть, хоть и немного искажённые.
Также, согласно общей теории относительности, чем сильнее гравитация, тем медленнее протекает время. Этот факт обязательно учитывается при работе GPS. Ведь на их спутниках установлены точнейшие атомные часы, которые тикают чуть-чуть быстрее, чем на земле. Если этого не учитывать, то уже через сутки погрешность координаты будет 10 км. Именно благодаря Эйнштейну вы можете понять: "А где здесь сти продаются пончики?" Прокладываем маршрут до пункта "кафе пончики".
И наконец-таки, эта теория предсказывает существование чёрных дыр, вокруг которых настолько огромная гравитация, что время просто-напросто останавливается и свет не может их покинуть. Правда, в центре чёрной дыры, из-за колоссального гравитационного сжатия, образуется объект с бесконечно большой плотностью, а такого вроде как быть не может.
Вот видите, общая теория относительности может приводить к каким-то противоречивым выводам, поэтому физики не приняли её полностью и продолжают искать альтернативу. А на этом всё. Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новые видео. И спасибо за просмотр! [музыка]