Казалось бы, мы знаем о гравитации всё. Яблоко падает на голову Ньютону, Земля крутится вокруг Солнца, а ты твердо стоишь на ногах. Всё надежно, как швейцарские часы. Но в 1915 году один лохматый клерк патентного бюро взял и перевернул стол, за которым сидели все физики мира.
Альберт Эйнштейн опубликовал свои знаменитые уравнения Общей теории относительности (ОТО). И мир сошел с ума.
Сначала все восхищались. Это было красиво. Гравитация перестала быть невидимой нитью, притягивающей предметы. Она стала геометрией.
Представь себе натянутую резиновую простыню (батут). Брось в центр тяжелую гирю — это Солнце. Простыня прогнется. Теперь катни рядом маленький шарик (Землю). Он не полетит прямо, он начнет скатываться в воронку по кругу. Вот и вся гравитация.
Вроде бы просто, да? Но когда другие математики начали «крутить» уравнения Эйнштейна, из них полезли настоящие чудовища. Такие, от которых даже у самого Эйнштейна волосы вставали дыбом (в прямом смысле).
Давай разбираться, какие «баги» реальности на самом деле предсказала наука, и почему это касается каждого из нас.
Монстр №1: Дыра в ткани реальности
Вскоре после публикации теории, немецкий физик Карл Шварцшильд, сидя буквально в окопах Первой мировой войны, решил решить уравнения Эйнштейна для одной экстремальной задачи.
Он спросил: «А что будет, если сжать массу Солнца до размера небольшого города?»
Математика выдала шокирующий ответ: ткань пространства порвется.
Образуется область, где притяжение настолько чудовищное, что оттуда не может вырваться даже свет. Это как водопад, который падает с такой скоростью, что даже если ты плывешь против течения на моторной лодке (со скоростью света!), тебя всё равно снесет вниз.
Сегодня мы называем это Черными дырами.
Самое смешное (или страшное), что Эйнштейн не поверил в это. Он считал, что природа не допустит такого абсурда. Он думал, что это просто математический казус, ошибка на бумаге. «Материя не может схлопнуться в точку, это бред!» — говорили ученые того времени.
А теперь посмотрите на фото из центра нашей Галактики. Там сидит сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, массой в 4 миллиона Солнц. Уравнения оказались умнее своего создателя.
Монстр №2: Время — это не константа, а резина
Мы привыкли думать, что время — это река, которая течет одинаково для всех. Секунда в Москве равна секунде на Марсе, верно?
Нет. Это ложь.
Из уравнений Эйнштейна вылезло еще одно жуткое следствие: гравитация тормозит время. Чем сильнее гравитация, тем медленнее тикают часы.
Представь, что ты стоишь на первом этаже небоскреба, а твой друг — на сотом. Для тебя время течет чуть-чуть медленнее, чем для него, потому что ты ближе к центру Земли. Твои ноги стареют медленнее, чем твоя голова!
Звучит как фантастика? Но это суровая реальность, без которой не работал бы твой смартфон.
Спутники GPS летают на высоте 20 000 км. Там гравитация слабее, и время течет быстрее, чем у нас на земле, примерно на 38 микросекунд в день. Кажется, мелочь? Если инженеры не будут вводить поправку на эти «эйнштейновские микросекунды», твой навигатор уже через сутки ошибется на 10 километров! Ты поедешь в булочную, а окажешься в лесу.
Ты пользуешься следствиями ОТО каждый раз, когда вызываешь такси.
Монстр №3: Кротовые норы (порталы для ленивых)
Если пространство — это ткань, то можно ли ее сложить?
Уравнения говорят: «Теоретически? Да пожалуйста!»
Представь, что ты муравей, ползущий по листу бумаги от одного края до другого. Долго. А теперь представь, что кто-то сложил лист пополам и проткнул его карандашом. Теперь ты можешь мгновенно перепрыгнуть с одного края на другой.
В физике это называется Мост Эйнштейна-Розена (или кротовая нора).
Это абсолютно законное решение уравнений Эйнштейна. Математика разрешает существование тоннелей, через которые можно попасть в другую галактику за секунду или даже... путешествовать во времени.
Да-да, если один конец «норы» разогнать до околосветовой скорости, а потом вернуть обратно, то проход через нее может выбросить тебя в прошлое. Правда, природа, похоже, поставила здесь «защиту от дурака»: для создания такой норы нужна экзотическая материя с отрицательной массой, которую мы пока не нашли. Или она просто не существует.
Монстр №4: Белые дыры (Изнанка ада)
Если есть черная дыра, в которую всё падает и ничего не возвращается, то уравнения допускают и обратное: Белую дыру.
Это объект, в который невозможно попасть. Он только выбрасывает материю и свет наружу. Ничего не может войти внутрь белой дыры, даже если очень захочет.
Некоторые ученые полагают, что Большой Взрыв, породивший нашу Вселенную — это и есть работа гигантской Белой дыры. Или что каждая черная дыра на «том конце» заканчивается белой дырой в другой Вселенной.
Представляете? Наш мир может быть просто «выхлопом» другой реальности.
Почему нам должно быть страшно (и интересно)?
Уравнения Эйнштейна — это не просто скучные формулы на доске. Это инструкция к нашему миру, которую мы до сих пор не дочитали до конца.
Мы нашли черные дыры. Мы подтвердили замедление времени. Мы «поймали» гравитационные волны (дрожь самой ткани пространства), о которых Эйнштейн говорил 100 лет назад.
Но что, если уравнения скрывают что-то еще? Что, если математика разрешает вещи, которые наш мозг просто не способен осознать? Например, существование параллельных вселенных или возможность свернуть пространство в трубочку?
Мы как дети, которые нашли папин пистолет (ОТО). Мы научились нажимать на курок (GPS, ядерная энергия), но мы понятия не имеем, как устроен весь механизм.
А теперь вопрос на засыпку: Если время замедляется рядом с массивными телами, то что происходит со временем внутри Черной дыры? Останавливается ли оно навсегда? И если время остановилось, то существует ли для того, кто внутри, понятие «конец света»?
Пишите свои безумные теории в комментариях! И не забудьте подписаться.