Пространство-время и гравитация

Если представить космический аппарат, который приближается к черной дыре в центре нашей галактики, он окажется во власти одной из самых фундаментальных сил вселенной, она способна искажать пространство и может отправить аппарат в путешествие во времени…

«Гравитация для нас привычна и понятна, мы роняем вещи и не улетаем с поверхности Земли, это часть нашей жизни с момента рождения, – Мишель Таллер (астроном). – Но оказалось, что это очень таинственная черта нашей вселенной. Что-то обладающее массой способно искривлять пространство».

Ткань пространства-времени, теория гравитации

До того как Эйнштейн предложил «Теорию относительности», ученые представляли себе пространство чем-то вроде «сцены», на которой разыгрывались те или иные события. Эйнштейн понял, что пространство тоже «актер» в разыгрывающейся «драме жизни».

«Мы представляем себе пространство как окружающую нас пустоту, на самом деле пространство материально, у него есть физический компонент, как у ткани, например», – объясняет Филлип Плейт (астроном).

В пустом пространстве свет путешествует по прямой линии. Но расположите в пространстве что-нибудь массивное вроде нашего Солнца, и вы увидите, что его гравитация искривляет пространство. В то время как свет проходит рядом с Солнцем его путь изменяется.

«Луч света изгибается, потому что пространство вокруг него искривлено», – Лоуренс Краусс (космолог).

Искривление пространства-времени

Вот поэтому и меняется траектория нашего воображаемого космического аппарата, гравитация черной дыры искривляет ткань пространства. Все что путешествует по этому искривленному пути должно следовать кривой траектории, даже свет.

«Удивительно не только то, что черная дыра притягивает свет к себе, но и то, что он начинает закручиваться вокруг черной дыры, – Мишель Таллер (астроном). – Мы видим это сияющее искажение со звездами позади и черной дырой впереди. Примерно тоже как если бы мы взяли кусочек стекла и стали водить им по звездному небу». Черная дыра искажает не только пространство, время искажается тоже.

«Предположим мы отправили к черной дыре зонд, – Филлип Плейт. – Если смотреть с нашей точки зрения, мы увидим, как он падает и падать он будет все медленнее и медленнее, потому что часы тикают все медленнее и медленнее. Это странная концепция ее трудно осознать, но именно об этом говорят нам физика и математика».

Перемещение во времени и пространстве

Время для нас делится на часы, минуты, секунды, казалось бы, все просто, но время относительно. Оно меняется в зависимости от того, где вы находитесь.

«Зрителю кажется, что снимок запечатлен во времени и пространстве, – Лоуренс Краусс. – Но это нельзя назвать моментом во времени и пространстве, он растянут в пространстве. За моей спиной еще очень глубокое пространство, более того он растянут во времени. Свет от доски ушел чуть раньше, чем от моего лица. Таким образом, когда вы смотрите на фотографию, когда вы смотрите на нечто растянутое во времени и пространстве».

Пространство-время под действием гравитации

Когда гравитация растягивает пространство, она растягивает и время. Измените силу гравитации, и время тоже будет меняться. «Время течет совсем не одинаково во всех точках гравитационного поля, чем дальше вы в гравитационном поле, тем медленнее течет время, – Мишель Таллер. – Сегодня у нас есть очень точные часы, которые способны показать разницу во времени между пребыванием в подвале и пребыванием на чердаке. Удивительно, но факт, время на чердаке течет быстрее, чем в подвале».

Если вы проведете день наверху Эмпайр-стейт-билдинг, вы будет на миллиардные доли секунды старше, чем тот, кто провел день на первом этаже. Это потому что, чем ближе вы к поверхности Земли, тем медленнее течет время. Ведь чем ближе к Земле, тем сильнее гравитация. Чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время.