Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Взгляды Эйнштейна на пространство-время укоренены в его специальной и общей теории относительности, а его утверждения об этом часто неверно истолковываются или упрощаются . Давайте разберем это шаг за шагом, обращаясь к тому, что он на самом деле сказал и посмотрим, чем это отличается от популярного понимания.
Эйнштейн ввел понятие пространства-времени как единого четырехмерного континуума в своей теории относительности, но его внимание было сосредоточено на физической и относительной природе, а не на абстрактной или абсолютной сущности.
В специальной теории относительности он утверждал, что пространство и время не являются независимыми абсолютами (как утверждал Ньютон), а переплетены, причем измерения расстояния и длительности зависят от относительного движения наблюдателей. Это заключено в знаменитых преобразованиях Лоренца, которые показывают, как время расширяется, а длина сокращается при высоких скоростях.
В общей теории относительности Эйнштейн расширил эту идею, предположив, что пространство-время динамично и формируется массой и энергией. Он описал это математически, используя псевдориманово многообразие, где гравитация — это кривизна пространства-времени, вызванная материей.
Эйнштейна говорил:
«Общие законы природы должны быть выражены уравнениями, которые справедливы для всех систем координат, то есть являются ковариантными».
Однако Эйнштейн не рассматривал пространство-время как отдельную сущность. В лекции 1920 года в Лейденском университете он пояснил, что пространство-время — это концептуальный инструмент:
«Пространство и время — это не условия, в которых мы живем, а способы, с помощью которых мы думаем».
Это резко контрастирует с популярным представлением о пространстве-времени как об осязаемой ткани — образ, часто подкрепляемый визуализацией резинового листа, деформированного шаром для боулинга.
Популярное изображение пространства-времени как эластичной физической ткани чрезмерно упрощает замысел Эйнштейна. Пространство-время часто изображается как уже существующая стадия, которая изгибается под действием массы, подразумевая, что она имеет независимое существование. Однако Эйнштейн видел в нем реляционную структуру: пространство и время возникают из взаимодействий физических объектов и событий. Он отверг идею абсолютного фона, подчеркивая в своей книге 1921 года «Относительность: специальная и общая теория», что
«нет такой вещи, как пустое пространство, т. е. пространство без поля».
Упоминание Эйнштейном «эфира» сбивает с толку многих, поскольку оно, по-видимому, противоречит его отрицанию светоносного эфира 19-го века — гипотетической среды, которая, как считалось, переносит световые волны. В своей статье по специальной теории относительности 1905 года он отверг этот эфир как «излишний», поскольку скорость света была постоянной во всех инерциальных системах отсчета, не требующих никакой среды.
Тем не менее, в своей Лейденской лекции 1920 года «Эфир и теория относительности» Эйнштейн ввел «новый эфир», связанный с общей теорией относительности:
«Отрицать эфир — значит в конечном итоге предполагать, что пустое пространство не имеет никаких физических качеств… Мы можем сказать, что согласно общей теории относительности пространство наделено физическими качествами; в этом смысле, следовательно, существует эфир».
Этот эфир — не субстанция, а само гравитационное поле или кривизна пространства-времени, вызванная массой и энергией. В отличие от старого эфира, он не сопротивляется движению и не обеспечивает абсолютную систему отсчета. Это динамическая, реляционная сущность. Популярные отчеты редко упоминают об этом, придерживаясь устаревшего повествования об эфире, против которого изначально выступал Эйнштейн. Мы пришли к убеждению, что относительность без эфира немыслима.
Эйнштейн исследовал переменную скорость света в своих ранних работах, в частности в статье 1911 года «О влиянии гравитации на распространение света». Он отметил, что скорость света локально всегда измеряется как постоянная, однако, когда время замедляется в гравитационном поле, относительная скорость света уменьшается в гравитационном поле, написав:
«Скорость света является функцией гравитационного потенциала».
Это резко контрастирует с тем, что обычно считается абсолютной истиной постоянной скорости света. Это было ступенькой к общей теории относительности, где он позже сформулировал гравитацию как кривизну пространства-времени, а не как переменную. В окончательной теории свет следует геодезическим линиям (кратчайшим путям) в искривленном пространстве-времени, из-за чего его скорость кажется постоянной локально, но его путь искривляется глобально — вспомните о гравитационном линзировании.
Популярное понимание игнорирует это, предполагая, что значение скорости света универсально фиксировано, не понимая, как гравитация изменяет траекторию света, а не его собственную скорость. Это приводит к неправильному пониманию относительности.
В лекции 1933 года он сказал:
«Четырехмерность пространства-времени — это математическое удобство, а не физическая необходимость».
Однако научпоп рассматривает пространство-время Минковского как буквальную реальность, неизменную сцену, упуская настойчивость Эйнштейна в отношении его физического обоснования.
Пространство-время Эйнштейна — это реляционная, динамическая структура, сформированная материей, а не фиксированная ткань или абсолютная сущность. Его «эфир» — это гравитационное поле, а не среда, а его заигрывание с переменной скоростью света было предшественником гравитации, основанной на кривизне. Он считал геометрическое видение Минковского полезным, но не сущностью реальности, отличающимся от популяризированного взгляда на пространство-время как на осязаемую, уже существующую структуру.
Поделись видео:
