Ты – Космос. Как открыть в себе вселенную и почему это важно

Эйнштейн, который мог представить себе проблему как картинку, искал решения, которое было бы столь же понятным интуитивно. Столь великолепным, сколь оно есть, его делает то, сколько воображения было в него вложено. К примеру, Эйнштейн представил себе тело в свободном падении. Любому, кто испытывает нечто подобное, покажется, что гравитации не существует. Если же в свободном падении вынуть из кармана яблоко, оно будет парить в воздухе позади падающего, и гравитация снова покажется несуществующей.

Как только Эйнштейн представил эту картину, его осенила революционная мысль: а что, если в этой ситуации притяжения и правда нет?. Гравитацию всегда считали силой, присутствующей между двумя любыми объектами, а он увидел ее как деформированное пространство-время – и предположил, что пространство и время могут быть важными для существования гравитации, а искривленное пространство-время в окрестности сколлапсировавших объектов наподобие черных дыр приведет к тому, что время будет растянуто до предела, как это видится стороннему наблюдателю.

Эйнштейновскую «картинку» мы можем увидеть в реальности, когда видим на экране космонавтов в невесомости внутри космического корабля. Камеры показывают их плавающими в пространстве, абсолютно свободными от притяжения, и любой незакрепленный предмет внутри корабля тоже невесом – так и предсказывал Эйнштейн. Чего же мы не увидим на камерах? Для того чтобы притяжение стало нулевым, корабль должен сам двигаться со скоростью, при которой поле притяжения Земли ничего не значит. Как и предполагает теория относительности, скорость делает притяжение изменяемой величиной.

Если гравитация настолько подвижная сила, то что же с другими вещами, которые мы считаем надежными и неизменными? Другой решающий прорыв Эйнштейна касался времени. Вместо того чтобы считать время абсолютным (до теории относительности это казалось неоспоримым), он открыл, что время тоже зависит от системы отсчета наблюдателя и от близости к мощным гравитационным полям. Это явление

Эйнштейн назвал «растяжением времени». Часы космического челнока на орбите идут совершенно точно для космонавта внутри него, однако, по сравнению с часами на Земле, они немного спешат. Приближаясь к скорости света, космонавт не сочтет, что часы на борту корабля показывают что-то не то, но для наблюдателя с Земли они будут несколько отставать.

Относительность – причина тому, что универсального времени не существует. Часы всей Вселенной никак нельзя синхронизировать друг с другом. Приведем в пример крайний случай: корабль, приближающийся к черной дыре, неизбежно будет затронут ее сильнейшим притяжением настолько, что для наблюдателя на Земле часы на этом корабле разительно замедлятся, а на то, чтобы пересечь горизонт событий и оказаться поглощенным черной дырой, уйдет бесконечно много времени.

Все, о чем говорилось выше, известно уже сто лет, однако в наше время произошло нечто принципиально новое: оказалось, что относительность имеет значение для повседневной жизни! На Земле часы идут медленнее, чем в безвоздушном пространстве, удаленном от гравитации. Таким образом, будучи удалены от земного притяжения, часы ускоряются или, по крайней мере, должны ускоряться. А значит, часы на спутниках, используемых для GPS-навигации, должны немного спешить по сравнению с земными часами. Если бы они были синхронизированы «один в один», то, спрашивая у навигатора в машине, где вы, вы бы получали чуть-чуть неверный ответ. «Чуть-чуть» хватило бы, чтоб промахнуться на несколько кварталов (что было бы катастрофической ошибкой для любой системы навигации по картам).

Путь Эйнштейна к теории относительности начался с его визуальных представлений, и для наших целей это очень важно. Он и сам был поражен, когда работа его ума породила картину реальности, какова она на самом деле. Она такова и есть, и все предсказанное теорией относительности сбылось, включая черные дыры и замедление времени в присутствии больших гравитационных полей. Эйнштейн понял, что время, пространство, материя и энергия взаимозаменяемы. Это перевернуло привычный мир пяти чувств, на которые все мы привыкли полагаться: все видимое, слышимое, обоняемое и осязаемое может оказаться не тем, чем кажется.

Вы можете доказать это себе, создав собственную визуализацию. Представьте себя в поезде, движущемся по путям. Вы смотрите в окно и видите, что на другом, соседнем пути есть еще один поезд. Вперед он не движется, и вы решаете, будто он стоит. Но это не так, ваши глаза лгут вам: в действительности оба поезда идут в одном и том же направлении с одной и той же скоростью! Мы мысленно подстраиваемся под то, что лгут наши чувства. Мы подстраиваемся под ложное утверждение, что солнце всходит на востоке и заходит на западе. Когда позади на дороге оказывается пожарная машина с сиреной, звук этой сирены становится громче, когда машина приближается к нам, и тише, когда она отдаляется. Но разумом мы понимаем, что звук этот все время один и тот же. То, что он становится сильнее или слабее, – обман нашего слуха.