Теория относительности была представлена Альбертом Эйнштейном в начале XX в. В чем же состоит её суть? Рассмотрим основные моменты и понятным языком охарактеризуем ТОЭ.
Теория относительности практически ликвидировала несостыковки и противоречия физики XX в., заставила в корне поменять представление о структуре пространства-времени и экспериментально подтвердилась в многочисленных опытах и исследованиях.
Таким образом, ТОЭ легла в основу всех современных фундаментальных физических теорий.
Существует две теории относительности: специальная (СТО) и общая (ОТО). СТО рассматривает физические процессы в равномерно движущихся объектах, а ОТО – описывает ускоряющиеся объекты и объясняет происхождение гравитации.
В основе СТО лежит принцип относительности, согласно которому любые законы природы одинаковы относительно неподвижных и движущихся с постоянной скоростью тел. И из этой мысли следует, что скорость света (300 000 м/с в космическом вакууме) одинакова для всех тел. То есть относительно любого тела, скорость света будет неизменной, с какой бы скоростью это тело не двигалось.
Например, вольно допустим, что в Космосе есть неподвижная звезда, излучающая свет. Скорость распространения ее света все равно была бы равна скорости света, излучаемого звездой, совершающей оборот вокруг центра своей галактики на невообразимой скорости.
Или, если совсем профанным языком: если вы бежите и стреляете из пистолета, пули будут лететь с той же скоростью, как если бы вы стреляли стоя (но здесь надо делать поправки на то, что вы находитесь в условиях атмосферы Земли).
Суть ОТО проще всего показать на данной картинке:
Данная картинка объясняет нам суть явления под названием «пространственно-временной континуум», то есть представление о Вселенной, как о модели с тремя осями координат (х – длина, у – ширина, h – высота) и абстрактно представляемым t – временем. Мы не можем представить t в этой модели, в виду того, что человеческий мозг не может представить четвертое измерение. За время мы принимаем промежуток, за который происходит какое-либо действие, изменение с объектом (свечение, падение, движение и т.д.).
Далее из ОТО следует, что четырехмерные объекты всегда остаются неизменными, но при совершении ими действий, может меняться их проекция в модели, из-за чего мы можем подумать, что они сами меняются. Мы можем принимать такие изменения за замедление времени, изменение размера и пр.
Теперь поговорим о гравитации. В ОТО существование гравитации объясняется искривлением пространственно-временного континуума массивными телами, как показано на данной картинке:
Желтый шарик будет постепенно скатываться к фиолетовому по спирали. Иначе гравитацию можно назвать притяжением. Это самое притяжение обуславливается именно искривлением пространства-времени.
Отсюда следует вывод о том, что в пространстве-времени необходимо наличие какого-либо «вещества», которое могло бы «удерживать на себе» тела и «искривляться» под массивными телами, обуславливая существование гравитации. Такое вещество было открыто теоретически и названо «темной материей», а совсем недавно, в Большом Адронном Коллайдере, это вещество было открыто и на практике, что подтвердило состоятельность Общей Теории Относительно Альберта Эйнштейна.
Гравитация способна искривлять проекции любых тел, в том числе и света. Так же, с повышением массы тела, повышается гравитация, то есть искривление пространства времени, чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время. Самые тяжелые объекты во Вселенной – черные дыры, настолько массивные и имеют настолько сильную гравитацию, что внутри черной дыры пропадает свет и, в физическом смысле, останавливается время.
Можно сказать, что гравитационная сила черной дыры настолько сильна, что искривляет луч света практически под прямым углом, свет проваливается внутрь черной дыры, и мог бы, обогнув ее изнутри, выйти и полететь дальше по пространству времени (словно упав и выбравшись наружу из ямы), но внутри черной дыры практически останавливается время, поэтому изменение объекта так же "замораживается".
Вот так, мы с вами получили представление о теории, которой разнообразные ученые "пугают" неокрепшие умы, всего лишь приблизительно из одной страницы печатного текста ;)
