Минас Кафатос - Ты – Космос. Как открыть в себе вселенную и почему это важно

Как только Эйнштейн представил эту картину, его осенила революционная мысль: а что, если в этой ситуации притяжения и правда нет ? Гравитацию всегда считали силой, присутствующей между двумя любыми объектами, а он увидел ее как деформированное пространство-время – и предположил, что пространство и время могут быть важными для существования гравитации, а искривленное пространство-время в окрестности сколлапсировавших объектов наподобие черных дыр приведет к тому, что время будет растянуто до предела, как это видится стороннему наблюдателю.

Эйнштейновскую «картинку» мы можем увидеть в реальности, когда видим на экране космонавтов в невесомости внутри космического корабля. Камеры показывают их плавающими в пространстве, абсолютно свободными от притяжения, и любой незакрепленный предмет внутри корабля тоже невесом – так и предсказывал Эйнштейн. Чего же мы не увидим на камерах? Для того чтобы притяжение стало нулевым, корабль должен сам двигаться со скоростью, при которой поле притяжения Земли ничего не значит. Как и предполагает теория относительности, скорость делает притяжение изменяемой величиной.

Если гравитация настолько подвижная сила, то что же с другими вещами, которые мы считаем надежными и неизменными? Другой решающий прорыв Эйнштейна касался времени. Вместо того чтобы считать время абсолютным (до теории относительности это казалось неоспоримым), он открыл, что время тоже зависит от системы отсчета наблюдателя и от близости к мощным гравитационным полям. Это явление Эйнштейн назвал «растяжением времени». Часы космического челнока на орбите идут совершенно точно для космонавта внутри него, однако, по сравнению с часами на Земле, они немного спешат. Приближаясь к скорости света, космонавт не сочтет, что часы на борту корабля показывают что-то не то, но для наблюдателя с Земли они будут несколько отставать.

Относительность – причина тому, что универсального времени не существует. Часы всей Вселенной никак нельзя синхронизировать друг с другом. Приведем в пример крайний случай: корабль, приближающийся к черной дыре, неизбежно будет затронут ее сильнейшим притяжением настолько, что для наблюдателя на Земле часы на этом корабле разительно замедлятся, а на то, чтобы пересечь горизонт событий и оказаться поглощенным черной дырой, уйдет бесконечно много времени.

Все, о чем говорилось выше, известно уже сто лет, однако в наше время произошло нечто принципиально новое: оказалось, что относительность имеет значение для повседневной жизни! На Земле часы идут медленнее, чем в безвоздушном пространстве, удаленном от гравитации. Таким образом, будучи удалены от земного притяжения, часы ускоряются или, по крайней мере, должны ускоряться. А значит, часы на спутниках, используемых для GPS-навигации, должны немного спешить по сравнению с земными часами. Если бы они были синхронизированы «один в один», то, спрашивая у навигатора в машине, где вы, вы бы получали чуть-чуть неверный ответ. «Чуть-чуть» хватило бы, чтоб промахнуться на несколько кварталов (что было бы катастрофической ошибкой для любой системы навигации по картам).

Путь Эйнштейна к теории относительности начался с его визуальных представлений, и для наших целей это очень важно. Он и сам был поражен, когда работа его ума породила картину реальности, какова она на самом деле. Она такова и есть, и все предсказанное теорией относительности сбылось, включая черные дыры и замедление времени в присутствии больших гравитационных полей. Эйнштейн понял, что время, пространство, материя и энергия взаимозаменяемы. Это перевернуло привычный мир пяти чувств, на которые все мы привыкли полагаться: все видимое, слышимое, обоняемое и осязаемое может оказаться не тем, чем кажется.

Вы можете доказать это себе, создав собственную визуализацию. Представьте себя в поезде, движущемся по путям. Вы смотрите в окно и видите, что на другом, соседнем пути есть еще один поезд. Вперед он не движется, и вы решаете, будто он стоит. Но это не так, ваши глаза лгут вам: в действительности оба поезда идут в одном и том же направлении с одной и той же скоростью! Мы мысленно подстраиваемся под то, что лгут наши чувства. Мы подстраиваемся под ложное утверждение, что солнце всходит на востоке и заходит на западе. Когда позади на дороге оказывается пожарная машина с сиреной, звук этой сирены становится громче, когда машина приближается к нам, и тише, когда она отдаляется. Но разумом мы понимаем, что звук этот все время один и тот же. То, что он становится сильнее или слабее, – обман нашего слуха.