Хотя официальная наука в первой половины двадцатого века все же приняла Общую теорию относительности, тут есть много спорных вопросов. И одним из этих вопросов искривляется ли пространство или нет под действием гравитации.
Давайте в этом вопросе разберемся поподробнее.
Во-первых, пространства было введено математиками, а не физиками. Первый, кто вел пространство в математику, хотя, думаю, сам этого подразумевал, был Евклид, когда написал свои знаменитые “Начала” и кончая Рене Декартом и Алекси Клором и Леонардом Эйлером. Первый в 1637 году ввел прямоугольную систему координат на плоскости, а Клор и Эйлер в XVIII веке впервые ее применили для трехмерного пространства. Этот инструмент оказался очень удобен для решения не только геометрических задач, но и физических. Сами физики никаких своих требований к пространству не предъявляли. И тут нельзя не согласится со словами Лейбница “Однородные и лишённые всякого разнообразия вещи, как, например, время, пространство и другие объекты чистой математики являются всегда лишь абстракциями” На счет времени он, пожалуй, немножко не прав, но эта тема другого разговора, и мы на него тут не будем отвлекаться.
И тут бац. Согласно Общей теории относительности (ОТО), сформулированной Эйнштейном в 1915 году, оказывается пространство, в котором мы живем, в близи массивных небесных тел искривляется. Надо сказать, что данная идея сначала некоторыми физиками не была прията. Но со временем эта идея восторжествовала. Этому свидетельство то, что в 1921 году Эйнштейну дали Нобелевскую премию вовсе не за теорию Относительности, которая дала новый виток физики и послужила зарождению новой науки – Космологии, а за объяснения им природы фотоэффекта в 1905 году.
Во-вторых, если все-таки в близи массивных тел искривляется пространство, то как в искривленном пространстве поведет материя и окружающие нас предметы? На сколько мне известно, этому вопросу не было посвящено ни одной теоретической работы.
Давайте мысленно проведем такой эксперимент. (Кстати, Альберт Эйнштейн любил такие эксперименты. Достаточно вспомнить его эксперимент с бедным котом Шредингера.):
Пусть вблизи массивного небесного тела натянут крепкий, но гибкий канат, таким образом, чтобы его часть проходила через предполагаемую область искривления пространства, но не касаясь небесного тела. Согласно ОТО, такая область пространства существует. Полагаю, здесь возможны три возможных варианта:
- Канат изогнется в сторону небесного тела;
- Канат останется прямым, но будет уходить в пустоту, которую мы не видим, так как под действием гравитационного поля вблизи массивного небесного тела искривляются. И это бесспорный факт, установленный Общей теории относительности.
- В близи исчезновения тела в пустоте, канат слегка деформируется. Вид этой деформации изгиб.
Только в первом случае мы можем говорить об искривлении пространства.
И, в-третьих, одинаковая ли траектория искривления лучей электромагнитного излучения, начиная с видимого света и кончая гамма излучением в близи массивного небесного тела. Только если их траектория искривления окажется одинаковая, можно говорить о искривлении пространства. Но может оказаться, что лучи с меньшей длиной волны искривляются меньше, чем лучи с более длинной длиной волны, так как волны первых обладают большей энергией (смотри статью “Парадокс температур цвета”).
И вот еще один факт, который может говорить, что пространство не искривляется. В научно-популярной литературе, посвященной Общей теории относительности, можно встретить такое следующее объяснение эллиптических планет вокруг Солнца: в геометрии Минковского, а именно она была положена в основу ОТО, наикратчайший является эллипс. И поэтому и планеты движутся по эллиптическим. Но, тогда как совершается межпланетные полеты, осуществленные человечеством десятки раз, если даже не сотни. И как я понимаю, их траекторию рассчитывают, не учитывая искривления пространства. Конечно, сторонники того, что пространство может искривляться скажут, что масса нашего Солнца мала и, вследствие этого искривление мало, и им можно пренебречь.
На этом на сегодня все.
До новых встреч.