Стивен Хокинг. О дружбе и физике. Леонард Млодинов
Читать онлайн книгу.
гравитации с мгновенной скоростью. В общей теории относительности гравитация распространяется подобно волнам света, и с его же скоростью. Таким образом, не нарушается принцип предельной скорости света – основной постулат специальной теории относительности.
Чтобы избавиться от бесконечной скорости распространения гравитации, Эйнштейн ввел в свою общую теорию относительности понятие о гравитационных волнах. Но по иронии судьбы эти волны были обнаружены экспериментальным путем лишь совсем недавно: в 2017 году была присуждена Нобелевская премия за открытие гравитационных волн. Одним из лауреатов Нобелевской премии, присужденной за это открытие, стал американский физик Кип Торн.
Ньютон объяснил вращение планет по орбитам и падение предметов вниз с помощью силы, названной им гравитацией. Силы гравитации притягивают все предметы на свете друг к другу и заставляют их отклоняться от своих «естественных движений», которые, согласно Ньютону, должны происходить по прямым линиям. Эйнштейн показал нам, что это весьма приблизительная картина и что существует более глубокая истина, согласно которой надо понимать явление гравитации совсем по-другому.
Согласно Эйнштейну, нет никакой особой силы, которая действует на вещество и энергию. Напротив, именно вещество и энергия заставляют искривляться пространство, а искривление пространства, в свою очередь, определяет, как движется вещество и как распространяется энергия. Вещество воздействует на пространство-время, а пространство-время действует на вещество. Именно эта петля обратной связи делает математический аппарат общей теории относительности таким сложным. Чтобы разработать этот математический аппарат, Эйнштейну пришлось «вспахать» доселе нетронутое математическое поле, называемое неевклидовой геометрией – овладеть математикой искривленного пространства. Десять лет тяжелых неустанных поисков, и Эйнштейн сумел усовершенствовать общую теорию относительности, продираясь сквозь бесчисленные пробы и ошибки, излагая свои постулаты в разных формах, рассчитывая следствия предварительных изысканий и критикуя свои собственные идеи.
В обычных ситуациях закон всемирного тяготения Ньютона обеспечивает достаточно хорошую точность. Вот почему прошло несколько столетий, прежде чем люди заметили его недостатки. Но в областях с высокими скоростями или с большой концентрацией материи и энергии – то есть там, где сильная гравитация, – на теорию Ньютона полагаться нельзя.
Сегодня специальная теория относительности применяется во многих областях физики. Но области, где необходимо применять общую теорию относительности, пока весьма немногочисленны: в первую очередь это относится к черным дырам и к вопросам происхождения Вселенной. На протяжении нескольких десятилетий эти области казались не связанными друг с другом и не поддающимися экспериментальной проверке. Ранняя Вселенная слишком