Ми живемо в центрі всесвіту: сюрпризи теорії відносності Ейнштейна

Теорія відносності Альберта Ейнштейна розширила горизонти світосприйняття його сучасників і досі, навіть через ціле століття, не перестає дивувати його послідовників.

Що таке теорія відносності?

Створена геніальним вченим Альбертом Ейнштейном система простору-часу, об`єднуюча фізичні процеси і описує універсальні фізичні закони для них, називається теорією відносності.

Існує два види теорії відносності: спеціальна (приватна) і загальна. Спеціальна теорія відносності (СТО) базується на класичній механіці Ісаака Ньютона, але розширює її просторово-часові горизонти. СТО грунтується на залежності процесів від швидкості і нехтує сильними гравітаційними полями. Швидкості тіл і фізичних процесів, що розглядаються нею, можуть досягати швидкості світла.

Загальна теорія відносності включає в себе узагальнення класичної механіки і СТО для «всесвіту». Це просторово-часова концепція для сильних гравітаційних полів. Основним постулатом є те, що гравітація в просторі всесвіту обумовлена не силовим взаємодією тіл і гравітаційних полів, а зміною (деформацією) самого простору.

Наслідки загальної теорії відносності

Наслідком теорії відносності Ейнштейна став масивний стрибок вперед у фізиці, механіці, астрофізиці, космології та інших наукових напрямках. Ідеї про розширення всесвіту, чорні діри, нейтронні зірки, гравітаційні хвилі та інші відкриття були зроблені завдяки тому, що загальна теорія відносності відкрила зовсім новий погляд на фізичний пристрій всесвіту.

Незважаючи на недосконалість системи, створеної Ейнштейном, і її конфлікт з квантовою механікою, сьогодні загальна теорія відносності є базовою і загальноприйнятою основою фізики.

Як сприймається теорія відносності?

Роки роботи над ОТО виснажили Ейнштейна, однак, незважаючи на хвороби і втому, вчений називав їх найуспішнішими. Він ніби побачив картину світу цілком і спробував пояснити його складний пристрій. Це бачення і «відчуття» відносності вислизає від більшості сучасних учених. Вся справа в тому, що теорія відносності сприймається фізиками як концепція гравітаційних полів – багато людей, які все життя вивчають СТО і ОТО, бачать теоретичні постулати і серію рівнянь, але ТО з усім своїм потенціалом і глибиною йде далеко за межі того, що можна описати словами і формулами.

Як слід сприймати ТО?

Теорія відносності більше схожа на складний ландшафт, в якому значення має все – від структури грунту до складу повітря, від найглибшої океанської западини до найвищої гірської вершини – це зосередження маси концепцій, що описують всілякі процеси просторово-часового континууму. Ейнштейн створив єдину концепцію, в якій реальність представляється складною системою, де все взаємопов`язано. Спроби вивчити і описати цей самий ландшафт одночасно надихнули і виснажили великого вченого, однак донині теорія відносності Ейнштейна сповнена нерозкритих таємниць і недосліджених можливостей.

Ми – центр всесвіту!

Таке сприйняття ОТО допомагає вченим по-новому поглянути на всесвіт. Ейнштейн був переконаний в тому, що космічний простір – це не порожні декорації для фізичних, космічних, гравітаційних та інших процесів. З постулату вченого про те, що простір-час є чотиривимірним, об`ємним, динамічним і володіє власними фізичними атрибутами послідувало відкриття взаємин між простором і масою, відкриття антигравітації або темної енергії і значення матерії для фізичних процесів.

Вже було згадано розширення всесвіту, але що ж саме це означає? У 1929 році Едвін Хаббл виявив, що всі видимі галактики перебувають у русі, і цей рух неможливо пояснити теорією Великого Вибуху. За словами Ейнштейна – космічний простір динамічно і саме по собі рухається, розширюючись і тим самим приводячи в рух галактики, включаючи і нашу.

Ця ідея здається занадто складною і неймовірною, але варто тільки спробувати примиритися з нею, відкривається зовсім інша, логічна картина функціонування і розвитку Всесвіту. Відповідно до цієї ідеї, Великий вибух не був вибухом матерії в просторі, а виявився вибухом самого простору, який досі продовжує розширюватися на всі боки. Саме тому, що рух простору направлено (імовірно рівномірно) в усі сторони, будь-яке місце може вважатися центром всесвіту. Уявіть собі – ви зараз, в цей самий момент є центром нашого всесвіту!

Наукове значення теорії відносності

ТО допомогла вченим сконструювати модель Великого Вибуху, модель походження елементів, утворення галактик і еволюційного процесу від створення всесвіту до теперішнього часу. І все це тільки невелика частина потенціалу ОТО. Сьогодні активно вивчається темна енергія – сила, яка «розсовує» простір і яку Ейнштейн називав силою антигравітації. Дослідження темної енергії проводиться шляхом спостереження за рухом трьохсот мільйонів галактик- гравітаційні поля притягають їх один до одного, утворюючи скупчення, а темна енергія, навпаки, розсіює їх.

Гравітаційні хвилі – ще одна спадщина ідей Ейнштейна, яке вчені сьогодні активно вивчають. Існує теорія, що гравітаційні хвилі непомітно «розтягують» всі об`єкти, через які вони проходять. До кінця нинішнього десятиліття вчені сподіваються отримати гравітаційні сигнали таких унікальних космічних подій, як зіткнення чорних дір.

Чорні діри є, мабуть, самим широко відомим наслідком теорії відносності. Це область, де космічний простір «згортається» і під силою гравітації притягує до себе матерію. Цікаво, що сам Ейнштейн категорично відмовлявся визнавати існування чорних дір. Це можна пояснити тим, що теорія відносності стала настільки величезним стрибком вперед, що навіть самому Ейнштейну не вистачило одного життя, щоб повністю усвідомити весь її потенціал.