Вы когда-нибудь задумывались над тем, что такое пространственно-временной континуум? А что первое приходит вам в голову, когда вы слышите эту формулировку? Возникают ли у вас образы космических кораблей, червоточин или порталов для путешествия во времени? Если да, то поздравляю - вы читаете много фантастики.
Конечно, формулировка «пространственно-временной континуум» в определенной степени звучит так, словно это что-то сугубо научное, малопонятное, находящееся далеко за пределами нашего воображения. Однако это не совсем так. Давайте немного разберемся.
Что такое пространство? Это трехмерная область, в которой расположены объекты – планеты, звезды, галактики, атомы.
Что такое время? В классической физике время — это независимая сущность, которая считается постоянной и движется только вперед.
Если к пространству добавить время оно станет четырехмерным «пространственно-временным континуумом», теоретической научной конструкцией, помогающей лучше понять суть нашего существования. Выражаясь языком научным – это физическая модель, дополняющая пространство равноправным временным измерением.
Когда Эйнштейн разрабатывал Общую Теорию Относительности он пришел к выводу, что пространство и время — это не самостоятельные понятия, а единое целое, сплетенное в единый континуум (называемый пространством-временем).
Вам это кажется немного запутанным? Давайте рассмотрим пару примеров.
Представьте себе большой натянутый кусок ткани. Согласно теории Эйнштейна, объекты с массой - планеты, звезды, атомы создают искажение в пространстве-времени. Теперь представьте, что вы кладете в середину этого листа массивный предмет. Область вокруг предмета прогибается, создавая углубление. Это углубление и есть искривление в ткани пространственно-временного континуума. Эйнштейн определил это как гравитацию.
Но реальны ли эти кривые?
Хотя ученые не могут видеть или измерять пространство-время, они смогли подтвердить некоторые явления, предсказанные Эйнштейном. Например, свет должен изгибаться при движении вокруг массивных тел. Это явление, известно как гравитационное линзирование и наблюдалось астрономами, изучающими галактики и звезды, скрытые за массивными объектами.
Эйнштейн также предположил, что относительная природа пространства и времени означает, что движущиеся объекты будут испытывать время иначе, чем объекты в состоянии покоя. На Земле мы движемся слишком медленно, чтобы это заметить, на релятивистских скоростях этот эффект заметен лучше.
Однако даже на небольших скоростях ученые подтвердили этот феномен. Каждый день спутники, входящие в состав ГЛОНАСС, ускоряются примерно на 38 микросекунд по сравнению с земными часами. Это повлияло бы на точность определения их местоположения на несколько километров, если бы не встроенные калибровки, которые синхронизируют их часы с Землей.
Так что в следующий раз, когда вы будете использовать устройство GPS для геолокации, вы можете сказать своим друзьям, что информация о вашем местоположении поступает из чуть более отдаленного будущего!