Альберт Эйнштейн 25 ноября 1915 года обнародовал полные математические подробности общей теории относительности (ОТО). И тогда научный мир на секунду замер. Во-первых, потому что мало кто понял, что он вообще сказал. Во-вторых, потому что привычная картина мира – ровная, надежная и ньютоновская – вдруг приобрела неожиданные изгибы.
Простыми словами: что придумал Эйнштейн?
До Эйнштейна пространство и время считались чем-то вроде сцены, на которой разыгрывается спектакль под названием “Вселенная”. Сцена – отдельно, актеры – отдельно.
А Эйнштейн заявил: “Нет, сцена – тоже актер”. Он объединил пространство и время в единый объект – пространство-время – и показал, что оно может гнуться, скручиваться и искривляться, если рядом есть масса или энергия.
А если совсем по-простому?
Представьте, что пространство – это большой батут. Если положить на него мяч, поверхность слегка прогнется. Поместите гирю – прогиб станет больше. Так же и в реальности: большие объекты “продавливают” пространство-время, и вокруг них все остальные предметы начинают двигаться по изогнутым траекториям. Им не “хочется” падать – их просто ведет геометрия.
Да, Земля кружит вокруг Солнца не потому, что ее “тащит” невидимая ньютоновская сила, а потому что Солнце делает рядом с собой большую воронку в пространстве-времени, и Земля катится по ее краю, как шарик по тарелке.
А где же привычная гравитация?
Эйнштейн сказал бы: “Гравитации нет. Есть геометрия”.
Но чтобы не пугать школьников, ученые до сих пор используют слово “гравитация”, просто понимая под ним искривление пространства.
Пример: Свет – вроде бы невесомый – тоже отклоняется возле массивных объектов. Ни тянуть, ни толкать его нельзя, но он все равно “идет по кривой”. И это было блестяще подтверждено в 1919 году во время солнечного затмения: лучи далеких звезд действительно меняли направление около Солнца.
Что эта теория изменила в науке?
ОТО навела в космологии порядок – и одновременно добавила хаоса. Благодаря ей:
стало ясно, что Вселенная не статична, а развивается;
были предсказаны черные дыры – странные объекты, где искривление пространства становится настолько сильным, что назад не может выбраться даже свет;
ученые поняли, что время может идти по-разному в разных местах;
появилась возможность точно рассчитывать, как двигаются планеты, спутники и даже световые сигналы.
Если бы вы жили подальше от массивных объектов, например в чистом космосе, ваше время шло бы чуть быстрее, чем на Земле. Это чистая физика. И да, без учета этих эффектов GPS ошибался бы на километры каждый день.
А зачем вообще нужна эта теория?
Во-первых, она работает. Все эксперименты за последние 100 лет – от измерений времени на космических аппаратах до регистрации гравитационных волн – подтверждают ее точность.Во-вторых, она объясняет вещи, которые раньше казались магией: почему свет огибает звезды, почему Вселенная расширяется, почему черные дыры – не фантастика, а скучные, хотя и опасные объекты астрофизики.
В-третьих, она стала фундаментом современной космологии.
Все модели Большого взрыва, изучение галактик, работа радиотелескопов – все это построено на математике ОТО.
И наконец, она показывает, что мир гораздо гибче и страннее, чем мы привыкли думать. Пространство может растягиваться, время может замедляться, а масса может сжимать само устройство реальности. Эйнштейн сделал то, что делают хорошие учителя: показал, что привычные вещи можно понять по-новому – и это не страшно, а очень даже захватывающе.
Общая теория относительности была представлена в 1915 году и стала развитием специальной теории относительности (1905), в которой описывались законы физики при постоянных скоростях и неизменной геометрии пространства-времени. ОТО расширила эти идеи на ускорение и гравитацию, объединив их в геометрическую картину мира. Первое крупное экспериментальное подтверждение произошло в 1919 году во время солнечного затмения, что принесло Эйнштейну мировую известность и закрепило теорию как основу современной гравитационной физики.
