Относительность одновременности показала, что различные системы отсчета имеют свою собственную, независимую меру времени и пространства.
Одновременные события в одной системе отсчета не обязательно происходят одновременно в другой, причем переменными являются скорости между двумя системами отсчета.
Именно таким образом Эйнштейн показал, что математические следствия Максвелла для скорости света (она одинакова для всех наблюдателей независимо от относительного движения) были правильными, и что измерения времени и пространства должны быть разными для разных наблюдателей, основанных на их относительном движении друг к другу. Ньютон был повержен.
Эйнштейн начал подходить к своим идеям математически, убирая время из постоянной колонки и позволяя ему изменяться в зависимости от системы отсчета, в которой происходили измерения. Он показал, что время может меняться и больше не может быть названо абсолютным.
Вместе с этим пришло и то, что само пространство больше не было абсолютным и могло соответственно изменяться в зависимости от системы отсчета. Все эти изменения пространства и времени сводятся к тому, как быстро объект движется относительно других объектов.
В сущности, то, что сделал Эйнштейн, заключалось в том, что не было предпочтительной системы отсчета, которая была бы “в покое” по отношению к Вселенной, по которой можно было бы делать все измерения; свет был единственным постоянным во всех системах отсчета, и поэтому нам нужно было сделать наши измерения, рассматривая скорость света как неизменную - это силы пространства и времени, чтобы изменяться.
Есть много парадоксов, которые, казалось бы, возникают из этих удивительных откровений о том, что пространство и время являются вариантом. Однако при более близком рассмотрении и перемещении этих парадоксов в область общей теории относительности, которая является теорией, описывающей все, что раньше говорили об искривлении пространства-времени, вы действительно видите, что эти парадоксы исчезают. Вспомните еще раз, что масса искривляет пространство-время, и это влияет на свет (наш сценарий резинового листа и шара для боулинга из более раннего). Это искривление пространства также означает, что оно может исказить время, поскольку они тесно связаны.
Чтобы связать эту идею с движущимися системами отсчета, обсуждавшимися выше с нашими друзьями Y и X, мы рассмотрим массу и энергию. Масса искривляет пространство-время, и (Мы также обязаны этим Эйнштейну) мы видим, что масса и энергия эквивалентны.
Это означает, что и масса, и энергия могут вносить свой вклад в искривление пространства-времени, или, скорее, эффект, который мы называем гравитацией. Когда массивное тело ускоряется, оно получает энергию; чем быстрее вы ускоряете его, тем больше энергии оно получает. Таким образом, это ускорение добавляет к искривлению пространства-времени.
Искривление пространства-времени-это то, что вызывает релятивистские эффекты, которые мы обсуждали ранее (изменение времени и пространства и отклонение света) эти понятия все связаны и являются довольно сложными предметами для обсуждения.Фактическая природа ускорения, искривляющего пространство-время, связана с математическими конструкциями и системами отсчета внутри этих конструкций, темами, которые мы здесь не будем пытаться рассмотреть.
Однако, когда вы применяете эти идеи (по меньшей мере упрощенные) к различным сценариям и парадоксам, которые естественным образом возникают из специальной теории относительности, вы приходите к правильным выводам и парадоксы разрешаются.
Если все это кажется вам слишком нереальным, признайте, что релятивистские эффекты изменения времени и пространства в зависимости от движения или гравитации вступают в игру в большинстве наших повседневных жизней. Наши спутники GPS работают гораздо дальше от поверхности Земли, чем вы или я. Они также путешествуют очень быстро по сравнению с вами или мной.
Для того, чтобы GPS работал, он должен знать ваше точное местоположение, куда вы идете, и сколько времени вам потребуется, чтобы сделать это путешествие на основе этих двух параметров. Его время должно быть установлено, чтобы соответствовать вашим. Если бы мы не учитывали релятивистские эффекты на работе (часы спутника тикают с другой скоростью, чем у вас из-за его скорости и расстояния от Земли), ваш GPS не был бы точным, и вы никогда не доберетесь туда, куда вы хотели пойти!
Эти релятивистские расчеты реализуются в программировании спутника для учета разницы в потоке времени, который он испытывает.