03. Эйнштейн, страница 23

Альберт Эйнштейн

I

Теория относительности: просто о сложном

Временной парадокс

Если космонавт в космическом корабле путешествует несколько дней в пространстве со скоростью, близкой к скорости света, то, вернувшись на Землю, он окажется на десятки лет моложе своего брата-близнеца, остававшегося дома. Этот сюжетный ход часто используется в научно-фантастических произведениях, а описанный феномен называется «парадоксом близнецов».

Предшественник Эйнштейна Ньютон по-другому понимал относительность. Неподвижный наблюдатель видит машину, движущуюся со скоростью 100 км/час. Если бы он ехал навстречу со скоростью 60 км/час, ему бы казалось, что скорость той машины составляет 160 км/час. Но если бы он двигался с ней в одном направлении, то ее скорость представлялась бы меньше. Таким образом, скорость относительна и зависит от положения наблюдателя.

В 1887 году американские физики Альберт Михельсон и Эдвард Морли провели замеры скорости света, распространяющегося в одном направлении с вращением Земли и скорости света, распространяющегося в обратном направлении. Согласно существующим тогда законам физики, результаты должны были оказаться разными. Однако скорость света оставалась постоянной, вне зависимости от того, из

меряли ли ее, находясь на месте или двигаясь с большой скоростью. Долгое время ученые не могли дать объяснение такому парадоксу.

Эйнштейн же заявил, что скорость света постоянна при любых условиях. Для того, кто движется с очень высокой скоростью, время течет медленнее. Если достичь скорости света, то ход времени совсем останавливается. Конечно, на Земле эти законы не действуют, поскольку никакая машина не может развить скорость, близкую к 300 тысячам километров в секунду.

Гравитация

и искривление пространства

«Перестраивая» Вселенную Ньютона, Эйнштейн переосмыслил и понятие гравитации. Ученый считал, что траектория движения планет определяется кривизной пространства. Представим, что лист бумаги — это модель Вселенной. Расположим на нем различного размера предметы — модели звезд. Деформация листа наглядно продемонстрирует зависимость кривизны от массы. Если по той или иной причине изменится масса Солнца, изменится и траектория Земли. С другой стороны, и Земля обладает массой, которая также вызывает деформацию пространства. Вокруг образовавшейся кривизны перемещается Луна. Небесные тела, случайно про

ходящие мимо крупных звезд, «затягиваются» гравитацией, которую создают эти звезды. Поэтому, например, на Землю падают метеориты. Лучи света также отклоняются, когда встречают на пути деформированное пространство.

Так, гравитацию Эйнштейн понимал как геометрический эффект искривления пространства. Ученый доказал, что сила тяготения существенно отличается от электрических, магнитных, ядерных и других сил. Чем больше гравитация, тем медленнее течет время.

В зависимости от массы звезд пространство испытывает различного типа деформации. Наиболее крупные искривления называются черными дырами. Их деформация столь велика, что черные дыры не покидает свет, и они недоступны для наблюдателя.

Сотворив новую Вселенную, Эйнштейн обратился к своему великому предшественнику: «Прости меня, Ньютон: ты нашел единственный путь, возможный в твое время для человека величайшей научной творческой способности и силы мысли. Понятия, созданные тобой, и сейчас остаются ведущими в нашем физическом мышлении, хотя мы теперь и знаем, что если будем стремиться к более глубокому пониманию взаимосвязей, то нам придется заменить эти понятия другими, стоящими дальше от сферы непосредственного опыта».

< Реконструкция искривления светового луча.