Теория относительности Альберта Эйнштейна расширила горизонты мировосприятия его современников и до сих пор, даже спустя целый век, не перестает удивлять его последователей.
Что такое теория относительности?
Созданная гениальным ученым Альбертом Эйнштейном система пространства-времени, объединяющая физические процессы и описывающая универсальные физические законы для них, называется теорией относительности.
Существует два вида теории относительности: специальная (частная) и общая. Специальная теория относительности (СТО) базируется на классической механике Исаака Ньютона, но расширяет ее пространственно-временные горизонты. СТО основывается на зависимости процессов от скорости и пренебрегает сильными гравитационными полями. Скорости тел и физических процессов, рассматриваемые ею, могут достигать скорости света.
Общая теория относительности включает в себя обобщение классической механики и СТО для «вселенной». Это пространственно-временная концепция для сильных гравитационных полей. Основным постулатом является то, что гравитация в пространстве вселенной обусловлена не силовым взаимодействием тел и гравитационных полей, а изменением (деформацией) самого пространства.
Последствия общей теории относительности
Следствием теории относительности Эйнштейна стал массивный скачок вперед в физике, механике, астрофизике, космологии и других научных направлениях. Идеи о расширении вселенной, черные дыры, нейтронные звезды, гравитационные волны и другие открытия были сделаны благодаря тому, что общая теория относительности открыла совершенно новый взгляд на физическое устройство вселенной.
Несмотря на несовершенство системы, созданной Эйнштейном, и ее конфликт с квантовой механикой, сегодня общая теория относительности является базовой и общепринятой основой физики.
Как воспринимается теория относительности?
Годы работы над ОТО истощили Эйнштейна, однако, несмотря на болезни и усталость, ученый называл их самыми успешными. Он словно увидел картину мира целиком и попытался объяснить его сложное устройство. Это видение и «ощущение» относительности ускользает от большинства современных ученых. Все дело в том, что теория относительности воспринимается физиками как концепция гравитационных полей – многие люди, которые всю жизнь изучают СТО и ОТО, видят теоретические постулаты и серию уравнений, но ТО со всем своим потенциалом и глубиной уходит далеко за пределы того, что можно описать словами и формулами.
Как следует воспринимать ТО?
Теория относительности больше похожа на сложный ландшафт, в котором значение имеет все – от структуры почвы до состава воздуха, от самой глубокой океанской впадины до высочайшей горной вершины – это сосредоточение массы концепций, описывающих всевозможные процессы пространственно-временного континуума. Эйнштейн создал единую концепцию, в которой реальность представляется сложной системой, где все взаимосвязано. Попытки изучить и описать этот самый ландшафт одновременно воодушевили и истощили великого ученого, однако по сей день теория относительности Эйнштейна полна нераскрытых тайн и неисследованных возможностей.
Мы – центр вселенной!
Такое восприятие ОТО помогает ученым по-новому взглянуть на вселенную. Эйнштейн был убежден в том, что космическое пространство – это не пустые декорации для физических, космических, гравитационных и других процессов. Из постулата ученого о том, что пространство-время является четырехмерным, объемным, динамичным и обладает собственными физическими атрибутами последовало открытие взаимоотношений между пространством и массой, открытие антигравитации или темной энергии и значение материи для физических процессов.
Уже было упомянуто расширение вселенной, но что же именно это означает? В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил, что все видимые галактики находятся в движении, и это движение невозможно объяснить теорией Большого Взрыва. По словам Эйнштейна – космическое пространство динамично и само по себе движется, расширяясь и тем самым приводя в движение галактики, включая и нашу.
Эта идея кажется слишком сложной и невероятной, но стоит только попробовать примириться с ней, открывается совершенно другая, логичная картина функционирования и развития Вселенной. Согласно этой идее, Большой Взрыв не был взрывом материи в пространстве, а оказался взрывом самого пространства, которое до сих пор продолжает расширяться во все стороны. Именно потому, что движение пространства направлено (предположительно равномерно) во все стороны, любое место может считаться центром вселенной. Представьте себе – вы сейчас, в этот самый момент являетесь центром нашей вселенной!
Научное значение теории относительности
ТО помогла ученым сконструировать модель Большого Взрыва, модель происхождения элементов, образования галактик и эволюционного процесса от создания вселенной до настоящего времени. И все это только небольшая часть потенциала ОТО. Сегодня активно изучается темная энергия – сила, которая «раздвигает» пространство и которую Эйнштейн называл силой антигравитации. Исследование темной энергии проводится путем наблюдения за движением трехсот миллионов галактик; гравитационные поля притягивают их друг к другу, образуя скопления, а темная энергия, наоборот, рассеивает их.
Гравитационные волны – еще одно наследие идей Эйнштейна, которое ученые сегодня активно изучают. Существует теория, что гравитационные волны незаметно «растягивают» все объекты, через которые они проходят. К концу нынешнего десятилетия ученые надеются получить гравитационные сигналы таких уникальных космических событий, как столкновения черных дыр.
Черные дыры являются, пожалуй, самым широко известным последствием теории относительности. Это область, где космическое пространство «сворачивается» и под силой гравитации притягивает к себе материю. Интересно, что сам Эйнштейн категорически отказывался признавать существование черных дыр. Это можно объяснить тем, что теория относительности стала настолько огромным прыжком вперед, что даже самому Эйнштейну не хватило одной жизни, чтобы полностью осознать весь ее потенциал.
