Ещё очень давно один подписчик просил меня написать статью про основные положения теории относительности Эйнштейна, однако, времени не хватало и постепенно эта мысль отходила на второй план, но буквально недавно на днях в беседе нашего канала эта тема была поднята вновь, так что я решил, что пора бы уже написать)
Сначала давайте вообще разберёмся с самим принципом относительности. Для этого я приведу вам такой пример:
Пассажир едет в поезде и роняет телефон. Для него он упадёт вертикально вниз, но относительно человека, стоящего на улице, траектория падения мобильника будет соответствовать параболе. Очевидно, что системы отсчёта здесь меняются, и получаемые результаты (в данном случае траектория падения мобилы) зависят от этих СО. Однако, существуют и универсальные вещи, которые остаются неизменными (в научном языке их называют инвариантными). Для того чтобы понять это, нужно задаться вопросом не падения очков, а закона природы, который вызывает это падение. Для любого наблюдателя, независимо от СО, ответ на него остаётся неизменным. Этот закон называется законом распределённого движения. Он одинаково действует и в поезде, и на улице. Иными словами, если описание событий всегда зависит от того, кто их наблюдает, то это не относится к законам природы. Вот в этом и состоит принцип относительности.
Итак, для начала мне нужно отметить, что существует 2 теории относительности Эйнштейна: СТО и ОТО. Расшифровываются они следующим образом:
СТО - специальная теория относительности
ОТО - общая теория относительности
Незнакомому с данными понятиями человеку может показаться, что эти понятия весомой разницы не имеют, однако это не так, поэтому разберёмся с ними поочерёдно, а для этого начнём с СТО.
СТО основывается на том, что для всевозможных систем отсчета, скорость движения которых постоянна, законы природы остаются одними и теми же. Но всё же в чём её суть?
Именно этой теорией предсказывается множество парадоксальных эффектов, противоречащих нашим интуитивным представлениям об устройстве мира. Речь идет о тех эффектах, которые наблюдаются при достижении скорости движения, сравнимой со световой. Наиболее известным среди них является эффект замедления времени (хода часов). Часы, которые движутся относительно наблюдателя, для него идут медленнее, нежели те, которые находятся у него в руках.
Этот эффект, кстати, был уже подтверждён экспериментально (при чём несколько раз). Вот один из примеров:
Учёные из Мичиганского университета поместили на борт авиалайнера, который регулярно совершал трансатлантические рейсы, сверхточные атомные (квантовые) часы (что это такое - уже рассказывал на канале, но если вы не видели, то я прикреплю картинку чуть ниже). Каждый раз после возвращения его в аэропорт показания этих часов сверялись с контрольными. Оказалось, что часы на самолете каждый раз все больше отставали от контрольных. Конечно, речь шла лишь о незначительных цифрах, долях секунды, но сам факт весьма показателен.
Также не стоит забывать, что благодаря той же СТО Эйнштейна мы можем позволить себе такую замечательную вещь, как GPS-навигаторы, ведь в космосе объекты перемещаются гораздо быстрее, поэтому для них время течёт чуть-чуть, но всё же по-другому (медленнее). Про это я тоже рассказывал в одном из своих постов. Его, кстати, вы можете видеть ниже:
Кстати, многие могут посчитать, что СТО Эйнштейна противоречит законам Ньютона, однако, формулы теории относительности воспроизводят уравнения Ньютоновских законов практически в точности, если их использовать для описания тел, скорость движения которых намного меньше скорости света. Другими словами, если применяется СТО, физика Ньютона вовсе не отменяется. Эта теория, напротив, дополняет и расширяет ее.
Итак, думаю вам уже надоело разжёвывание одной лишь теории относительности, ведь их ДВЕ! :D Поэтому теперь мы переходим к общей теории относительности!
Для начала хотелось бы теперь уточнить, что между публикациями СТО и ОТО Эйнштейна прошло 11 лет! Столько времени ушло, на то, чтобы доработать общую ТО, которая включала бы в себя специальную и дополняла её.
Но что же в ней такого особенного? Почему разница в публикации этих двух статей равняется довольно большому отрезку времени в 11 лет?
Напомню, что ОТО включает в себя СТО, которая является здесь частным случаем.
Ну так вот, общая теория относительности позволяет нам взглянуть на мир совершенно по-иному. Для начала советую вам осознать, что наш мир - четырёхмерный. Да, все мы знаем из стереометрии, что существуют оси x, y и z, но ОТО добавляет новую ось - ось времени t.
Однако мы не можем видеть четвёртое измерение ровно так же, как и, допустим, Санёк из 2D-мира не может посмотреть вверх
Тогда возникает вопрос: так какого лешего мы находимся в четырёхмерном измерении, но мы не можем этого увидеть?! Всё просто: наш мир (ну т.е. то, что мы понимаем под этим словом) - это всего лишь проекция четырёхмерного пространства в трёхмерное.
Также довольно интересным фактом является то, что в четырёхмерном пространстве объекты ВСЕГДА неизменны, т.е., опять же, такие явления, как замедление времени, изменение размеров объектов - всего лишь изменение ПРОЕКЦИЙ этих объектов, а не их самих.
С появлением ОТО Эйнштейна, кстати, позволяет по-другому взглянуть на гравитацию. Согласно закону всемирного тяготения, открытому Ньютоном, сила взаимного притяжения существует во Вселенной между любыми двумя телами. Земля, с этой позиции, вращается вокруг Солнца, т.к. между ними имеются силы взаимного притяжения. ОТО же, как я говорил, показывает нам гравитацию с другой стороны. Это явление - следствие "искривления" (тобишь деформации) пространства-времени под массивными объектами. Т.е. чем тело тяжелее - тем сильнее пространство-время под ним "прогибается", из-за чего и возрастает гравитация около него.
Для того чтобы лучше это понять, обратимся к сравнению. Земля, согласно ОТО, вращается вокруг Солнца, как маленький шарик, который катится вокруг конуса воронки, созданной в результате "продавливания" Солнцем пространства-времени. А то, что мы привыкли считать силой тяжести, является на самом деле внешним проявлением данного искривления, а не силой, в понимании Ньютона. Лучшего объяснения феномена гравитации, чем предложенное в ОТО, на сегодняшний день не найдено.
Спасибо всем за прочтение этой статьи) Надеюсь, кто не был знаком с понятиями СТО и ОТО Эйнштейна - разобрались с ними, а те, кто уже с ними сталкивался - напомнили себе что к чему)
