Общая теория относительности: подтверждения великой идеи

Общая теория относительности: подтверждения великой идеиВселенная — необъятный простор, который всегда будоражил умы людей. Мы стремимся понять Вселенную, открыть её тайны, разрабатывая новые гипотезы и теории, которые сменяют старые. Поэтому за все время существования человечества, модель и понимание Вселенной менялись очень часто. Последний кардинальный переворот случился в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою Теорию относительности, ставшую основой всей современной физики. Она в скором разделилась на Общую теорию относительности и Специальную. В этой статье мы разберём Общую теорию относительности (ОТО), опубликованную в 1915 году, которая перевернула представления о гравитации. Смысл ОТО состоит в том, что гравитация является не силой, а следствием искривления пространства-времени. Но чем для нас является пространство и время?

Пространство-время тогда и сейчас

Раньше люди и не думали о понятии «пространство-время». Считалось, что время и пространство существуют сами по себе и никак не связаны. Пространство представлялось бесконечной пустотой, содержащей ничего, кроме силы тяготения. Время же считали абсолютным, равномерно текущим. Оно существовало всегда. В наши же дни предполагают, что пространство и время неразрывно связаны. Они являются четырёхмерным пространством с осями x, y, z и t. С появлением Общей теории относительности пространство-время стало не пассивным фоном, на котором разворачиваются все действия, а активным, влияющим на события во Вселенной. Следуя ОТО, гравитация является следствием искривления пространства-времени.

Искривление пространства-время

Что такое «Искривление пространства-времени»?- спросите Вы. Что ж, давайте представим батут, на который поставили тяжёлый шар. Под действием массы шара в батуте образуется воронка. И, если мы запустим более мелкий шар, он будет стремиться в эту воронку в соответствии с законами гравитации. Конечно, этот пример не может описать всю суть кривизны пространства-времени, формирование которого в настоящем мире сложное и многогранное. Но смысл теории относительности становится ясен. Во Вселенной в роли батута выступает само пространство-время, а в роли шаров — звёзды, астероиды, чёрные дыры и т.д. Именно из-за искривления пространства-времени спутники, планеты и другие объекты во Вселенной движутся не прямолинейно. Действительно, спутники движутся вокруг шарообразной Земли, планеты —  вокруг Солнца, Солнечная система – вокруг центра Млечного пути. У всех у них не прямолинейное движение.

Как же Закон всемирного тяготения Ньютона?

Всё это вполне разумно. Но! Может ли это быть не следствием искривления пространства-времени, которое кажется таким запутанным, а всего лишь привычным нам Законом всемирного тяготения Ньютона? Встаёт также вполне разумный вопрос: «Если ОТО является верной теорией о законах гравитации на сегодняшний день, то почему мы изучаем в школах Закон всемирного тяготения?». Ответ на этот вопрос может показаться слишком простым: Закон всемирного тяготения Ньютона понять намного легче, чем Общую теорию относительности Эйнштейна. Когда ОТО была опубликована, она вызвала массу негодования как среди простых граждан, так и среди учёных. Многие не соглашались с её принципами и законами и отдавали предпочтение Теории всемирного тяготения.

Доказательства

Наступил черёд опровергнуть или доказать достоверность Общей теории относительности. И в ход пошли наблюдения. Одно из таких наблюдений случилось 1919 году. В этот год английская экспедиция в Западной Африке наблюдала солнечное затмение. Они заметили, что свет, которые проходил около Солнца, отклонялся от свей прежней траектории. Наблюдая за Солнечной системой, учёные пришли к выводу, что Общая теория относительности может претендовать на теорию, которая верно описывает законы гравитации. Но всё это происходило в Солнечной системе, а как насчёт других галактик? Совсем недавно, 24 июня 2018 года, произошла проверка ОТО за пределами нашей Солнечной системы Международной командой астрономов, как пишет журнал Science. Её смысл состоял в том, что проводилось исследование двух галактик, расположенных на одной линии наблюдения. Галактика, которая находилась позади первой, создавала множество изображений себя. Степень удалённость друг от друга этих изображений определялось массой первой галактики (Так как свет от дальней галактики проходил около ближайшей к нам галактики, и под действием её массы и энергии свет искривлялся). Тем самым, зная массу первой галактики и удалённость изображений задней галактики друг от друга, можно проверить справедливость ОТО.

Применение ОТО в жизни

Никогда раньше учёные не выходили за пределы Солнечной системы, чтобы доказать достоверность ОТО. Однако это произошло, и, как мне кажется, это станет огромным шагом в изучении законов гравитации. На сегодняшний день Общую теорию относительности можно считать самой успешной из теорий, описывающих законы гравитации. Я думаю, человечеству предстоит ещё много радикальных переворотов в представлении законов Вселенной. Но пока мы можем лишь наблюдать за ней и подтверждать или опровергать теории.

 

Автор: Анна Пищаева

Источник: hi-news.ru