В ноябре 1915 года Альберт Эйнштейн объяснил Прусской академии наук радикально новое мировоззрение с помощью Общей Теории Относительности. Соответственно, массы и лучи света не просто движутся в пространстве и времени - пространство и время сами по себе сливаются в структуру, которая постоянно изгибается и изменяется.
Выводы самой известной теории Эйнштейна очень глубоки и показывают, например, нелинейность течения времени во Вселенной:
Замедление времени.
Если скорость света всегда одна и та же, то космонавт, идущий очень быстро относительно Земли, будет измерять секунды, медленнее, чем наблюдатели на земле, - время существенно замедляется для космонавта, явление, называемое замедлением времени. Данный эффект сказался бы не только на часах внутри космического корабля, но и на всех процессах, протекающих на корабле, а также на биологических ритмах самих космонавтов .
Масса и энергия взаимосвязаны.
Эйнштейн доказал, что масса тела – это есть мера содержащейся в нем энергии. Т.е. , исходя из уравнения относительности (E= mc2 ), чем больше скорость объекта, тем большей энергией он обладает и при этом растет его масса. Если бы тело могло двигаться со скоростью света ( 300 км/с) , то его масса, а следовательно и энергия возросли бы до бесконечности, что физичеки невозможно.
Сокращение размеров тела. Чем больше будет скорость космического корабля, тем меньше будут размеры этого корабля для неподвижного наблюдателя. Космический корабль космонавта будет испытывать сокращение длины. При достижении кораблем скорости света его наблюдаемая длина будет равна нулю, чего не может быть. На самом корабле космонавты этих изменений не будут наблюдать.
Общая теория относительности также предоставляет сценарии, которые могут позволить путешественникам вернуться назад во времени. Однако эти уравнения могут оказаться труднодостижимыми физически.
Одним из возможных вариантов может быть движение быстрее света, который движется со скоростью 299 792 километра в секунду в вакууме. Однако, как показывают уравнения Эйнштейна, что объект со скоростью света будет иметь как бесконечную массу, так и длину равную нулю.
Однако, для того, чтобы увидеть эффекты, связанные с замедлением времени вовсе не обязательно, изобретать машину времени или космический корабль двигающийся со скоростью, близкой к скорости света. На самом деле, есть несколько примеров относительности, которые мы можем наблюдать в нашей повседневной жизни и, которые, демонстрируют, что Эйнштейн был прав. Одним из распространенных способов увидеть относительность в действии - глобальная система позиционирования (GPS).
Для того, чтобы GPS-навигация вашего автомобиля работала так же точно, как и она, спутники должны учитывать пространственно-временные эффекты связанные с изменением скорости движения. Это происходит потому, что даже если спутники не движутся со скоростью, близкой к скорости света, они все равно движутся довольно быстро. Спутники также посылают сигналы на наземные станции на Земле. Эти станции (и GPS-модуль в вашем автомобиле) испытывают более высокие ускорения из-за гравитации, чем спутники на орбите.
Чтобы добиться точности, спутники используют часы с точностью до нескольких миллиардных долей секунды (наносекунд). Поскольку каждый спутник находится на высоте 20 тыс. километров над Землей и движется со скоростью около 10 тыс. км/ч, существует релятивистское замедление времени, которое составляет около 4 микросекунд каждый день. Добавьте сюда эффекты гравитации, и эта цифра увеличится примерно до 7 микросекунд. Это 7000 наносекунд.
Разница очень реальна: если бы не учитывались релятивистские эффекты, GPS-устройство, которое говорит вам, что до следующей заправочной станции 0,8 км, было бы удалено на 8 км всего за один день. А за неделю или месяц искажения были бы в десятки и сотни километров.