Ошибки эйнштейна загадки гравитации и света
Обновлено: 21.09.2024
Сущность гравитации представляет собой одну из самых больших и загадочных тайн современной физики и космологии. Находясь в постоянном "контакте" с силой гравитации нашей Планеты, мы, люди, не можем "избавиться" от неё с рождения до самой смерти, однако уже тысячи лет мы не в состоянии объяснить, какова могла бы быть причина притяжения тел Вселенной и, вообще, всех материальных тел.
Более 300 лет назад Великий Ньютон открыл Закон Всемирного тяготения, который выражается прекрасной
формулой F = G Mm/(4R!2), известной всем ещё со школьной скамьи. Ньютон первым задал вопрос: какова причина притяжения материальных тел, в чём причина гравитации? Ньютон так и не смог найти удовлетворительного ответа, оставив загадку потомкам…
И потомки долго и тщетно пытались развязать этот узел, предлагая различные гипотезы, однако ни одна не была в состоянии правильно и полностью объяснить универсальный феномен Природы.
С Эйнштейна начинается период великой иллюзии о якобы научном решении загадки гравитации. Эта иллюзия продолжается до настоящего времени и практически принята современной физикой. Вовсе не легко её опровергнуть, особенно когда она поддержана огромным авторитетом гения Эйнштейна. Однако, полагаю, "авторитет" Природы значительно выше, чем авторитет любого учёного, будь он даже гением.
Более глубокий анализ геометрического подхода к сущности гравитации, предложенного Альбертом Эйнштейном, ясно показывает нам, что его теория не может правильно объяснить причину гравитации и противоречит самым простым вызванным ею физическим явлениям.
Разумеется, автор хорошо отдает себе отчёт в огромной ответственности перед наукой, но уверен в том, что может убедить и многих других, что в данном случае Эйнштейн допустил великую ошибку. Ошибка эта касается основных положений теории, но не её математизации, выполненной на очень высоком научном уровне — на основе тензорного анализа.
Конечно, одно дело выявить ошибку теории и совсем другое — разработать новую, которая могла бы адекватно и правильно объяснить великую загадку гравитации. Предлагаемая теория реактивной гравитации также основывается на оригинальной гипотезе — на "радиационной гипотезе" о сущности этого феномена, которая предложена автором этих строк ещё в 1975 году.
Она, похоже, в состоянии правильно объяснить все явления, связанные с гравитацией, и была "испытана на прочность" в течение более 20 лет. Физическое явление гравитации связано с самыми глубинными и тонкими проявлениями материи на микроуровне, которые современная наука ещё не знает, не может подвергнуть эксперименту, не может измерять и не может исследовать со всей строгостью ни прямо, ни даже косвенно.
Ещё не созрели соответствующие условия, не существуют подходящие приборы и методы исследования, хотя можно наметить определённые опыты (в сущности, не очень трудные), которые могут косвенно подтвердить основы новой теории.
Никто не застрахован от ошибок, в особенности первопроходцы, те которые прокладывают новый путь через джунгли неизвестного. Нет исключений ни для людей великих, ни для учёных, ни даже для гениев. Ошибка Эйнштейна в теории гравитации — это, возможно, одна из самых "замечательных" и самых загадочных, продолжающихся длительное время и ещё не осознанная физиками до сих пор.
Только "ошибка" Птолемея, разработавшего геоцентрическую систему мира, считалась истиной почти 1400 лет (знаменитый астроном из Александрии Птолемей жил во втором столетии нашей эры), пока Коперник не привёл нас к гелиоцентрической системе. Эта "ошибка", разумеется, происходила из ограниченных знаний античных учёных. По-видимому, во всех столетиях допускаются подобные ошибки, которые будут скорректированы позднее.
Ошибка Эйнштейна в теории гравитации продолжается уже более 80 лет (эта теория разработана им в 1907-1916 годах) и ещё не осознана в рамках современной науки. Следует отметить, что сама по себе сложность математических формул и выражений в этой теории заставляет задуматься и пробуждает подозрение, что теория скорее может быть ошибочной.
Между прочим, на это обстоятельство обращал внимание сам Эйнштейн, который постоянно подчёркивал необходимость простоты и красоты соответствующих формул.
Так случилось, что в начале 20 века разгорелся значительный ажиотаж, поднятый неэвклидовыми геометриями (предложенными Лобачевским, Больяи, Риманом, Минковским и другими). Эйнштейн был студентом Минковского в Цюрихской высшей политехнической школе и, будучи очарованным чёткой логикой и элегантностью геометрии Эвклида (о чём свидетельствовал сам Эйнштейн), вообразил себе, что гравитация могла бы быть объяснена в рамках геометрии Римана (геометрии сферических тел или, в общем, геометрии выпуклых тел). Эйнштейн предположил, что гравитация — это не что иное, как кривизна (деформация) реального физического пространства, которая производится материей тел.
Затем последовала разработка соответствующей теории, которая оказалась исключительно сложной и требовала очень высокого уровня математической формализации — на основе аппарата тензорного анализа. Эйнштейн был даже вынужден попросить математическую помощь у своего коллеги Марселя Гроссмана, который как раз специализировался в области модернистских геометрий.
После огромного напряженного труда, не лишенного и некоторых ошибок, опубликовав ряд научных статей в ведущих научных журналах, в 1916 году он посчитал теорию завершённой, сделав и несколько сенсационных выводов (об отклонении световых лучей в окрестности массивных тел во Вселенной, вращения перигелия планеты Меркурий и других), которые впоследствии были подтверждены.
Однако следует отметить, что эти эффекты могут быть объяснены и в рамках теории Ньютона. Например, о возможности отклонения световых лучей, приходящих от звёзд (в окрестности большой массы Солнца), впервые написал ещё Лаплас. Эйнштейн полагал, что гравитация — это проявление кривизны физического пространства, производимая материальными телами. Другими словами, например, все тела на Земле имеют вес, поскольку огромная масса Планеты якобы искривляет физическое пространство вокруг себя и, следовательно, другие тела с меньшей массой вынуждаются кривизной пространства вести себя так, как если были бы притянуты массой Земли.
Однако, если рассмотреть два тела с одинаковым объёмом но различной плотностью, тогда сила притяжения (вес этих тел) должна была бы быть одинаковой — ведь кривизна пространства в данном месте одна и та же! Но в действительности это не так — эти тела имеют различный вес (хотя падают с одинаковым ускорением — вот критический момент, который повлиял на Эйнштейна!)
В самом деле, если гравитация есть проявление кривизны физического пространства, тогда все тела с тем же объёмом, независимо от их плотности, должны были бы иметь одинаковый вес в том же месте на поверхности Земли. В действительности же это не так — эти тела имеют неодинаковый вес, — в этом мы убеждаемся на каждом шагу.
Более того, в рамках геометрического подхода нельзя было бы использовать ни один тип весов — ни пружинные, ни рычажные! Они работали бы неправильно. Два тела одинаковых размеров, но различной плотности на тарелках рычажных весов должны быть притянуты Землёй с одинаковой силой, те есть должны иметь одинаковый вес — ведь кривизна пространства и месте нахождения весов одна и та же…
Полная бочка имела бы тот же вес что и порожняя. Банка с мёдом весила бы столько, сколько и будучи заполненной водой. Ветки яблони с висячими яблоками должны быть наклонены также, если бы настоящие яблоки были бы заменены бутафорными из бумаги. Абсурдно!
В соответствии с теорией Эйнштейна, если океаны были бы заполнены не водой а, скажем, ртутью, они должны были бы оказать то же давление на океаническое дно — ведь кривизна физического пространства, производимая Планетой, одна и та же! В действительности же, "вес" ртутных океанов был бы в 13,6 раз больше, поскольку плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды и, следовательно, давление на океаническое дно было бы во столько же раз больше.
В своей книге я показал, что теория Эйнштейна непосредственно противоречит 3-му закону Ньютона — о равенстве (по величине) сил действия и противодействия.
Все приводимые в книге аргументы свидетельствуют о том, что теория Эйнштейна не может правильно объяснить сущность гравитации, а его гипотеза об "искривлённости физического пространства" является абсолютно неаргументированным постулатом.
Развиваемая автором теория реактивной гравитации приводит к новым весьма неожиданным и радикальным следствиям в физике и космологии.
Путь к общей теории относительности
В 1907 году к Эйнштейну пришла «счастливейшая мысль всей жизни», когда он сидел на стуле в патентном офисе в Берне:
Если человек свободно падает, он не ощущает свой вес.
Она привела его к формулировке "принципа эквивалентности", гласящего, что нельзя различить ускоряющуюся систему отсчёта и гравитационное поле. К примеру, если вы стоите на Земле, это будет ощущаться точно так же, как если бы вы стояли в космическом корабле, двигающемся с ускорением в 9,81 м/c² — с ускорением свободного падения на Земле.
Это был первый важнейший шаг к формулировке новой теории гравитации.
Эйнштейн верил, что «вся физика – это геометрия». Он имел в виду, что про пространство-время и Вселенную можно мыслить геометрическими терминами. Самое удивительное заключение ОТО, динамическая природа времени и пространства, по-видимому, привела Эйнштейна к необходимости переосмысления «геометрического» пространства-времени.
Эйнштейн провёл серию аккуратных мысленных экспериментов по сравнению наблюдений, сделанных наблюдателями в инерциальных и вращающихся системах отсчёта.
Он установил, что для наблюдателя во вращающейся системе отсчёта пространство-время не может быть Евклидовым, то есть таким, как та плоская геометрия, что мы все изучаем в школах. Нам необходимо ввести в рассуждения «искривлённое пространство», чтобы учесть аномалии, предсказанные относительностью. Кривизна становится вторым важнейшим предположением, поддерживающим его ОТО.
Для описания искривлённого пространства Эйнштейн обратился к более ранней работе Бернарда Римана, математика XIX века. С помощью своего друга Марселя Гроссмана, тоже математика, Эйнштейн несколько утомительных лет изучал математику искривлённых пространств – то, что математики называют «дифференциальной геометрией». Эйнштейн отмечал, что «по сравнению с пониманием гравитации, специальная теория относительности казалась детской игрушкой».
Теперь у Эйнштейна был математический аппарат для доведения теории до завершения. Принцип эквивалентности утверждал, что ускоряющаяся система отсчёта эквивалентна гравитационному полю. В результате занятий геометрией он считал, что гравитационное поле было простым проявлением искривлённого пространства-времени. Поэтому он мог показать, что ускоряющиеся системы отсчёта были неевклидовыми пространствами.
Следующая загадка
В 1905 году Альберт Эйнштейн перевернул мир теоретической физики с ног на голову, опубликовав работу по дисциплине, которую впоследствии назовут специальной теорией относительности. Она показала, что пространство и время нельзя рассматривать, как абсолютные сущности: время может ускоряться или замедляться, стандартные длины могут сокращаться, массы – увеличиваться.
И, самый знаменитый результат, эквивалентность массы энергии, и их пропорция выражается через уравнение E = mc².
Никто не сомневается в гении Эйнштейна, сформулировавшего ОТО, но принято считать, что если бы он не опубликовал свою теорию в 1905 году, какой-нибудь другой физик вскоре сделал бы это вместо него.
«Крест Эйнштейна» – четыре изображения одного удалённого квазара, полученные из-за того, что свет от него изгибается вокруг галактики, расположенной ближе к нам, работающей как гравитационная линза.
Лишь в 1915 году Эйнштейн продемонстрировал свой гений, опубликовав свою общую теорию относительности. Она утверждала, что кривизна пространства-времени пропорциональна, а также происходит вследствие «плотности энергии-импульса», то есть, энергии и импульсу, связанным с любой материей в единице объёма пространства.
Это утверждение было подтверждено, когда оно совпало с наблюдениями необычной орбиты Меркурия и с изгибающимся вокруг Солнца светом звёзд.
За последние сто лет ОТО была проверена с потрясающей точностью и каждый раз выдерживала проверку. ОТО стала таким гигантским скачком вперёд, что можно сказать – если бы Эйнштейн её не сформулировал, она могла оставаться неоткрытой ещё долго.
Путь к общей теории относительности
В 1907 году к Эйнштейну пришла «счастливейшая мысль всей жизни», когда он сидел на стуле в патентном офисе в Берне:
Если человек свободно падает, он не ощущает свой вес.
Она привела его к формулировке "принципа эквивалентности", гласящего, что нельзя различить ускоряющуюся систему отсчёта и гравитационное поле. К примеру, если вы стоите на Земле, это будет ощущаться точно так же, как если бы вы стояли в космическом корабле, двигающемся с ускорением в 9,81 м/c² — с ускорением свободного падения на Земле.
Это был первый важнейший шаг к формулировке новой теории гравитации.
Эйнштейн верил, что «вся физика – это геометрия». Он имел в виду, что про пространство-время и Вселенную можно мыслить геометрическими терминами. Самое удивительное заключение ОТО, динамическая природа времени и пространства, по-видимому, привела Эйнштейна к необходимости переосмысления «геометрического» пространства-времени.
Эйнштейн провёл серию аккуратных мысленных экспериментов по сравнению наблюдений, сделанных наблюдателями в инерциальных и вращающихся системах отсчёта.
Он установил, что для наблюдателя во вращающейся системе отсчёта пространство-время не может быть Евклидовым, то есть таким, как та плоская геометрия, что мы все изучаем в школах. Нам необходимо ввести в рассуждения «искривлённое пространство», чтобы учесть аномалии, предсказанные относительностью. Кривизна становится вторым важнейшим предположением, поддерживающим его ОТО.
Для описания искривлённого пространства Эйнштейн обратился к более ранней работе Бернарда Римана, математика XIX века. С помощью своего друга Марселя Гроссмана, тоже математика, Эйнштейн несколько утомительных лет изучал математику искривлённых пространств – то, что математики называют «дифференциальной геометрией». Эйнштейн отмечал, что «по сравнению с пониманием гравитации, специальная теория относительности казалась детской игрушкой».
Теперь у Эйнштейна был математический аппарат для доведения теории до завершения. Принцип эквивалентности утверждал, что ускоряющаяся система отсчёта эквивалентна гравитационному полю. В результате занятий геометрией он считал, что гравитационное поле было простым проявлением искривлённого пространства-времени. Поэтому он мог показать, что ускоряющиеся системы отсчёта были неевклидовыми пространствами.
Следующая загадка
Привет, читатель! Меня зовут Ирина, я веду телеграм-канал об астрофизике и квантовой механике «Quant». Хочу поделиться с вами переводом статьи об ошибках, которые допустил Альберт Эйнштейн в процессе научной деятельности. В чем-то он признал свою неправоту, а с чем-то наотрез отказался соглашаться.
Первая ошибка
В своем главном труде по общей теории относительности Эйнштейн написал уравнение, описывающее эволюцию Вселенной во времени. Решение этого уравнения показывает, что Вселенная нестабильна, а не представляет собой огромную сферу с постоянным объемом, вокруг которой скользят звезды, как считалось в то время.
В начале XX века люди жили с устоявшейся идеей статичной Вселенной, в которой движение звезд никогда не меняется. Это, вероятно, связано с учением Аристотеля, утверждающего, что небо неизменно, в отличие от Земли, которая тленна. Эта идея вызвала историческую аномалию: в 1054 году китайцы заметили появление нового света на небе, но ни один европейский документ не упоминает об этом. Тем не менее его можно было увидеть даже днем, и оно продолжалось несколько недель. Это была сверхновая, то есть умирающая звезда, остатки которой до сих пор можно рассматривать как Крабовидную туманность. Господствующая в Европе мысль не позволяла людям принять явление, которое так сильно противоречило идее неизменного неба. Сверхновая — это очень редкое явление, которое можно наблюдать невооруженным глазом лишь раз в столетие. Самое последнее из них датируется 1987 годом. Так что Аристотель был почти прав, полагая, что небо остается неизменным — по крайней мере, в масштабе человеческой жизни.
Чтобы оставаться в согласии с идеей статичной Вселенной, Эйнштейн ввел в свои уравнения космологическую постоянную, которая заморозила состояние Вселенной. Его интуиция сбила его с пути истинного: в 1929 году, когда Хаббл продемонстрировал, что Вселенная расширяется, Эйнштейн признал, что совершил «свою самую большую ошибку».
Квантовая случайность
Квантовая механика развивалась примерно в то же время, что и теория относительности. Она описывает физику в бесконечно малом масштабе. Эйнштейн внес большой вклад в эту область в 1905 году, интерпретируя фотоэлектрический эффект как столкновение электронов и фотонов — то есть бесконечно малых частиц, несущих чистую энергию. Другими словами, свет, который традиционно описывается как волна, ведет себя как поток частиц. Именно этот шаг вперед, а не теория относительности, принес Эйнштейну Нобелевскую премию в 1921 году.
Но, несмотря на этот жизненно важный вклад, он упрямо отвергал ключевой урок квантовой механики — что мир частиц не связан строгим детерминизмом классической физики. Квантовый мир вероятностен. Мы знаем только, как предсказать вероятность возникновения события среди целого ряда возможностей.
В слепоте Эйнштейна мы снова видим влияние греческой философии. Платон учил, что мысль должна оставаться идеальной, свободной от случайностей действительности — благородная идея, но не подчиняющаяся предписаниям науки. Знание требует совершенной согласованности со всеми предсказанными фактами, тогда как вера основана на вероятности, порожденной частичными наблюдениями. Сам Эйнштейн был убежден, что чистая мысль способна полностью охватить реальность, но квантовая случайность противоречит этой гипотезе.
Эйнштейн не принял этот фундаментальный индетерминизм, который был сформулирован его провокационным приговором: «Бог не играет в кости со Вселенной». Он представлял себе существование скрытых переменных, то есть еще не открытых чисел за пределами массы, заряда и спина, которые физики используют для описания частиц. Но эксперимент не поддержал эту идею. Нельзя отрицать, что существует реальность, которая превосходит наше понимание — мы не можем знать все о мире бесконечно малого.
Случайные прихоти воображения
В процессе научного метода все еще существует стадия, которая не является полностью объективной. Это то, что приводит к концептуализации теории, и Эйнштейн со своими мысленными экспериментами подает знаменитый пример этого. Он заявил, что «воображение важнее знания». Действительно, рассматривая разрозненные наблюдения, физик должен представить себе лежащий в их основе закон. Иногда несколько теоретических моделей соревнуются в объяснении того или иного явления, и только в этот момент логика снова берет верх.
«Роль разума состоит не в том, чтобы обнаружить, а в том, чтобы подготовиться. Это хорошо только для служебных задач» (Симона Вейл, «Гравитация и грация»).
Таким образом, прогресс идей проистекает из того, что называется интуицией. Это своего рода скачок в познании, который выходит за пределы чистой рациональности. Грань между объективным и субъективным уже не является полностью твердой. Мысли исходят от нейронов под действием электромагнитных импульсов, причем некоторые из них особенно плодородны, как будто между клетками происходит короткое замыкание, где действует случайность.
Но эти интуиции, или «цветы» человеческого духа, не одинаковы для всех — мозг Эйнштейна произвел «E=mc²», тогда как мозг Пруста придумал замечательную метафору. Интуиция возникает случайно, но эта случайность ограничена опытом, культурой и знаниями каждого человека.
Результат эксперимента Юнга с интерференцией: картина формируется бит за битом с приходом электронов (8 электронов на фото a, 270 электронов на фото b, 2000 на фото c и 60 000 на фото d), которые в конечном итоге образуют вертикальные полосы, называемые интерференционными полосами.
Преимущества случайности
Это не должно быть шокирующим известием о том, что существует реальность, не постигаемая нашим собственным разумом. Без случайности мы руководствуемся нашими инстинктами и привычками, всем, что делает нас предсказуемыми. То, что мы делаем, ограничивается почти исключительно этим первым слоем реальности, с обычными заботами и обязательными задачами. Но есть и другой слой реальности, тот, где очевидная случайность является отличительной чертой.
«Никогда административные или академические усилия не заменят чудес случайности, которыми мы обязаны великим людям» (Оноре де Бальзак, «Кузен Понс»).
Эйнштейн — пример изобретательного и свободного духа, но он все же сохранил свои предубеждения. Его «первую ошибку» можно резюмировать словами: «Я отказываюсь верить в начало Вселенной». Однако эксперименты доказали, что он ошибался. Его вердикт о том, что Бог не играет в кости, означает: «Я отказываюсь верить в случайность». Однако квантовая механика предполагает обязательную случайность. Его предложение ставит вопрос о том, будет ли он верить в Бога в мире без случайностей, что значительно ограничило бы нашу свободу, поскольку мы тогда были бы ограничены в абсолютном детерминизме. Эйнштейн был упрям в своем отказе. Для него человеческий мозг должен быть способен знать, что такое Вселенная. С гораздо большей скромностью Гейзенберг учит нас, что физика ограничена описанием того, как природа реагирует в данных обстоятельствах.
Квантовая теория показывает, что полное понимание нам недоступно. В свою очередь, она предлагает случайность, которая приносит как разочарования и опасности, так и выгоды.
«Человек может избежать законов этого мира только на мгновение. Мгновения паузы, созерцания, чистой интуиции… именно с этими вспышками он способен на сверхчеловеческое» (Симона Вейл, «Гравитация и грация»).
Эйнштейн, легендарный физик, является прекрасным примером творческого существа. Поэтому его отказ от случайности — это парадокс, потому что именно случайность делает возможной интуицию, допускающую творческие процессы как в науке, так и в искусстве.
Развитие
Третьим важнейшим шагом стало устранение сложностей при применении ОТО к ньютоновской гравитации. В специальной теории относительности постоянство скорости света во всех системах отсчёта и утверждение, что скорость света – максимально достижимая скорость, противоречили ньютоновской теории гравитации, постулировавшей мгновенность действия гравитации.
Проще говоря, ньютоновская гравитация говорила о том, что если убрать Солнце из центра Солнечной системы, гравитационный эффект этого события мгновенно ощутится на Земле. Но СТО говорит, что даже эффект исчезновения Солнца будет перемещаться со скоростью света.
Эйнштейн также знал, что гравитационное притяжение двух тел прямо пропорционально их массам, что следовало из ньютоновского F = G*M*m/r². Поэтому масса явно определяла силу гравитационного поля. СТО говорит, что масса эквивалентна энергии, поэтому плотность энергии-импульса тоже должна определять силу гравитации.
В результате, тремя ключевыми предположениями, использованными Эйнштейном для формулировки его теории, были:
1. Во вращающихся (неинерциальных) системах отсчёта пространство искривлено (неевклидово).
2. Принцип эквивалентности говорит, что ускоряющиеся системы отсчёта эквивалентны гравитационным полям.
3. Из СТО следует эквивалентность массы и энергии, а из ньютоновой физики следует, что масса пропорциональна силе гравитации.
Эйнштейн сумел заключить, что плотность энергии-импульса создаёт, и пропорциональна, кривизне пространства-времени.
Неизвестно, когда у него случилось «озарение», когда он смог сложить эту головоломку и связать массу/энергию с кривизной пространства.
С 1913 по 1915 года Эйнштейн публиковал несколько работ, одновременно работая над завершением ОТО. В некоторых работах встречались ошибки, из-за чего Эйнштейн тратил время на ненужные отвлечения в теоретических рассуждениях.
Но итоговый результат, что плотность энергии-импульса искривляет пространство время, как шар для боулинга – натянутый лист резины, и что движение массы в гравитационном поле зависит от кривизны пространства-времени – это, без сомнения, величайшие догадки, сделанные интеллектом человека.
Как долго мы разбирались бы в гравитации, не будь с нами гения Эйнштейна? Возможно, что нам пришлось ждать бы этого много десятилетий. Но в 1979 году загадка наверняка бы вышла наружу. В том году астрономы обнаружили "квазары-близнецы", QSO 0957+561, первый квазар, на котором наблюдалось гравитационное линзирование.
Это удивительное открытие можно объяснить только кривизной пространства-времени. За него наверняка дали бы Нобелевскую премию, если бы не гений Эйнштейна. А может, её всё-таки стоит выдать.
Развитие
Третьим важнейшим шагом стало устранение сложностей при применении ОТО к ньютоновской гравитации. В специальной теории относительности постоянство скорости света во всех системах отсчёта и утверждение, что скорость света – максимально достижимая скорость, противоречили ньютоновской теории гравитации, постулировавшей мгновенность действия гравитации.
Проще говоря, ньютоновская гравитация говорила о том, что если убрать Солнце из центра Солнечной системы, гравитационный эффект этого события мгновенно ощутится на Земле. Но СТО говорит, что даже эффект исчезновения Солнца будет перемещаться со скоростью света.
Эйнштейн также знал, что гравитационное притяжение двух тел прямо пропорционально их массам, что следовало из ньютоновского F = G*M*m/r². Поэтому масса явно определяла силу гравитационного поля. СТО говорит, что масса эквивалентна энергии, поэтому плотность энергии-импульса тоже должна определять силу гравитации.
В результате, тремя ключевыми предположениями, использованными Эйнштейном для формулировки его теории, были:
1. Во вращающихся (неинерциальных) системах отсчёта пространство искривлено (неевклидово).
2. Принцип эквивалентности говорит, что ускоряющиеся системы отсчёта эквивалентны гравитационным полям.
3. Из СТО следует эквивалентность массы и энергии, а из ньютоновой физики следует, что масса пропорциональна силе гравитации.
Эйнштейн сумел заключить, что плотность энергии-импульса создаёт, и пропорциональна, кривизне пространства-времени.
Неизвестно, когда у него случилось «озарение», когда он смог сложить эту головоломку и связать массу/энергию с кривизной пространства.
С 1913 по 1915 года Эйнштейн публиковал несколько работ, одновременно работая над завершением ОТО. В некоторых работах встречались ошибки, из-за чего Эйнштейн тратил время на ненужные отвлечения в теоретических рассуждениях.
Но итоговый результат, что плотность энергии-импульса искривляет пространство время, как шар для боулинга – натянутый лист резины, и что движение массы в гравитационном поле зависит от кривизны пространства-времени – это, без сомнения, величайшие догадки, сделанные интеллектом человека.
Как долго мы разбирались бы в гравитации, не будь с нами гения Эйнштейна? Возможно, что нам пришлось ждать бы этого много десятилетий. Но в 1979 году загадка наверняка бы вышла наружу. В том году астрономы обнаружили "квазары-близнецы", QSO 0957+561, первый квазар, на котором наблюдалось гравитационное линзирование.
Это удивительное открытие можно объяснить только кривизной пространства-времени. За него наверняка дали бы Нобелевскую премию, если бы не гений Эйнштейна. А может, её всё-таки стоит выдать.
Следующая загадка
В 1905 году Альберт Эйнштейн перевернул мир теоретической физики с ног на голову, опубликовав работу по дисциплине, которую впоследствии назовут специальной теорией относительности. Она показала, что пространство и время нельзя рассматривать, как абсолютные сущности: время может ускоряться или замедляться, стандартные длины могут сокращаться, массы – увеличиваться.
И, самый знаменитый результат, эквивалентность массы энергии, и их пропорция выражается через уравнение E = mc².
Никто не сомневается в гении Эйнштейна, сформулировавшего ОТО, но принято считать, что если бы он не опубликовал свою теорию в 1905 году, какой-нибудь другой физик вскоре сделал бы это вместо него.
«Крест Эйнштейна» – четыре изображения одного удалённого квазара, полученные из-за того, что свет от него изгибается вокруг галактики, расположенной ближе к нам, работающей как гравитационная линза.
Лишь в 1915 году Эйнштейн продемонстрировал свой гений, опубликовав свою общую теорию относительности. Она утверждала, что кривизна пространства-времени пропорциональна, а также происходит вследствие «плотности энергии-импульса», то есть, энергии и импульсу, связанным с любой материей в единице объёма пространства.
Это утверждение было подтверждено, когда оно совпало с наблюдениями необычной орбиты Меркурия и с изгибающимся вокруг Солнца светом звёзд.
За последние сто лет ОТО была проверена с потрясающей точностью и каждый раз выдерживала проверку. ОТО стала таким гигантским скачком вперёд, что можно сказать – если бы Эйнштейн её не сформулировал, она могла оставаться неоткрытой ещё долго.
Читайте также: