Мир Политики

Предлагаем вниманию читателей очерк, рассказывающий о поистине революционной научной теории XX века, несомненно известной, хотя бы по названию, каждому мало-мальски образованному человеку - знаменитой теории относительности Эйнштейна.

Казалось бы, детский вопрос «Почему ночью темно?» вызвал в свое время большой переполох в научном мире. Первым озадачился им швейцарский астроном Жан Филипп Шезо. Ведь если число звезд бесконечно, рассуждал он, то ночное небо должно казаться буквально усеянным сверкающими точками! Но этого нет. Значит, решил Шезо, Вселенная конечна! Либо надо допустить, что межзвездные пылевые облака заслоняют свечение далеких звезд.

Через 80 лет знаменитый немецкий астроном Генрих Ольберс пришел к выводу, что межзвездная пыль в бесконечной Вселенной должна нагреться далекими звездами и обрести собственное свечение. Этот вывод подтверждался и другими учеными. Но мы не видим сплошного свечения ночного неба! Следовательно, решил Ольберс, ночью темно потому, что Вселенная конечна! Убеждение Ольберса в ограниченности Вселенной подкреплялось так называемым гравитационным парадоксом.
В 1895 году немецкий астроном Хуго Зелигер предположил, что, если на каждую звезду действуют силы притяжения от бесконечного числа звезд, то она, «раздираемая» противоположно направленными гравитационными силами, не должна бы иметь никакого определенного веса! Очевидно, в такой Вселенной не действовали бы никакие законы природы. Но они есть! Значит, Вселенная конечна. И насчет вечности ее существования возникали сомнения. За бесконечное время все небесные тела должны были бы остыть, и Вселенную неотвратимо постигла бы «тепловая смерть». Но и этого не происходит!

Как видим, модели конечной и бесконечной Вселенной не выдерживали критики. Научная мысль зашла в тупик. Нужен был гений невероятного масштаба, чтобы вывести ее из этого тупика. Таким гением оказался Альберт Эйнштейн, предложивший радикальное решение противоречия в своей знаменитой теории относительности.

Еще Галилео Галилей сформулировал в свое время принцип, согласно которому, при равномерном и прямолинейном движении все физические процессы протекают абсолютно так же, как в покое. «Заставьте корабль двигаться равномерно и прямолинейно, - писал Галилей, - и тогда во всех явлениях на корабле вы не обнаружите ни малейшего изменения. Если окна закрыты, то вы не сможете даже понять, двигаетесь ли вы или остаетесь в покое».

Этот принцип эквивалентности движения и покоя Альберт Эйнштейн провозгласил первым постулатом своей специальной (частной) теории относительности.

Многочисленные опыты физиков, пытавшихся выяснить, изменяется ли скорость света, направленного по ходу движения Земли или против него, дали парадоксальный результат: скорость света не менялась! А ведь Земля летит в пространстве со скоростью 30 километров в секунду! Выходило, что свет не подчиняется известному каждому школьнику правилу сложения скоростей. Таков, как считали тогда, непреложный закон природы. Этот факт независимости скорости света от скорости его источника Эйнштейн заложил в свою теорию в качестве второго основного постулата. Предположение Эйнштейна о постоянстве скорости света во всех движущихся системах натолкнуло его на замечательный мысленный эксперимент.

Представим себе, что мимо платформы проносится поезд. В одном из вагонов, в его середине, установлена лампа. Человек в вагоне периодически включает лампу и убеждается, что свет от нее освещает переднюю и заднюю стенки вагона одновременно. Если вообразить себе прозрачность вагона, то наблюдатель, стоящий на неподвижной платформе, увидит иную картину: с его точки зрения луч света, направленный по ходу поезда, нагоняет удаляющуюся от него переднюю стенку вагона и очевидно достигает ее чуть позже, чем луч, направленный в противоположную сторону! Возникает вопрос: одновременно или не одновременно освещает лампа переднюю и заднюю стенки вагона? Ответ специальной (частной) теории относительности Эйнштейна звучит ошеломляюще: одновременность и неодновременность событий - понятия относительные! И зависят они исключительно от положения наблюдателя. В нашем примере - от того, где он находится - в вагоне или на платформе.

Специальная (частная) теория относительности имела далеко идущие последствия. Оказалось, что «масса», «длина», «длительность» изменяются в зависимости от точки зрения наблюдателя. А течение времени на разгоняющихся телах замедляется!

Обычно представляется очевидным, что тяжелые тела падают на землю быстрее легких. Но еще Галилей усомнился в этом и начал сбрасывать с Пизанской башни различные предметы. Он заметил, что все предметы, независимо от их веса, достигают земли одновременно!

Этот результат внушил Эйнштейну подозрение о принципиальном равенстве веса и массы, хотя для нас здесь, казалось бы, нет вопроса. Но ведь в невесомости масса остается, а веса нет! И этот факт имел для теории относительности огромное значение.

Представим теперь себе герметичный лифт с пассажиром, сорвавшийся с каната в гигантском небоскребе. Поскольку все предметы в лифте, как выяснил Галилей, падают одинаково, то пассажир никакими силами не мог бы установить, падает лифт или стоит на месте! Единственное, чего он не мог бы не почувствовать, -это внезапное состояние невесомости! Земное поле тяготения, следует важнейший вывод Эйнштейна, здесь существует для наблюдателя на этаже, с ужасом созерцающего катастрофу. Для пассажира же в лифте никакого тяготения нет! Он пребывает в невесомости!

Можно себе представить и обратную ситуацию: лифт двигается на большом удалении от Земли «вверх» с «земным» ускорением силы тяжести (9,8 м/с^2). Пассажир не поймет, летит ли он «вверх» или лифт стоит на Земле! Опять-таки для внешнего наблюдателя здесь никакого поля тяготения нет, а для пассажира - есть!

Наконец последний мысленный эксперимент, дабы больше не утомлять читателя. Пусть в неподвижный лифт через отверстие в боковой стенке проникает луч света. Он, естественно, будет направлен прямо - параллельно полу. Сдвинем, опять же мысленно, лифт вверх. Очевидно, что при большом ускорении луч света из боковой стенки уже не упадет на равноудаленную от пола точку на противоположной стенке. Он проскочит ее! Для внешнего наблюдателя луч останется прямым, а для пассажира он покажется слегка изогнутым книзу! Поскольку согласно теории относительности существует полное равноправие гравитационного поля и соответствующего ускорения, можно с полным основанием утверждать, что луч света искривляется гравитационным полем!

Это невероятное следствие теории Эйнштейна получило триумфальное подтверждение во время очередного солнечного затмения, когда приборами было зафиксировано вблизи Солнца искривление луча, идущего от далеких звезд!

В итоге длительных размышлений великий физик выдвинул невероятное для здравого смысла предположение: он провозгласил причиной гравитационных взаимодействий искривление пространства-времени от присутствия в нем массивных небесных тел! Наряду с локальными искривлениями Эйнштейн допустил существование общей кривизны пространства, подобной общей кривизне земной поверхности.

Окружающий нас Мир, по Эйнштейну, возможно, представляет собой замкнутую трехмерную сферу, то есть наш Мир конечен по объему, но ничем не ограничен, как ничем не ограничена в двухмерном пространстве поверхность школьного глобуса!

Таким образом, тривиальный вопрос «Почему ночью темно?» в итоге породил в высшей степени нетривиальное представление о мироздании. Теория относительности Эйнштейна подвергается сейчас ожесточенной критике. Так что, возможно, она знаменует собой лишь очередной этап в познании истины. Но красота и изящество теории убедительно показывают что человек способен понять то, чего уже не в силах вообразить...

Автор: Геннадий Лисов
Источник: НЛО