Метка: пространство-время

Спросите Итана: почему учёные никогда не смогут найти точного решения общей теории относительности


В ньютоновской теории тяготения орбиты вращения вокруг отдельных крупных масс являются идеальными эллипсами. Но в общей теории относительности существует дополнительная прецессия за счёт кривизны пространства-времени, из-за чего орбиты со временем сдвигаются, иногда даже измеряемо. Орбита Меркурия прецессирует со скоростью 43″ в сто лет (1″ – это угловая секунда, 1/3600 градуса); меньшая из чёрных дыр OJ 287 прецессирует со скоростью 39° за 12 лет орбиты.

Сложно оценить всю революционность перехода от ньютоновской точки зрения на Вселенную к эйнштейновской. Согласно ньютоновским механике и тяготению, Вселенная полностью детерминирована. Если бы вы дали учёному массы, местоположение и импульсы всех и каждой частиц Вселенной, он смог бы определить, где будет находиться и что будет делать каждая частица в любой момент в будущем.

В теории уравнения Эйнштейна тоже детерминистские, и можно представить нечто похожее: если бы только вы знали массы, позиции и импульс каждой частицы Вселенной, вы могли бы вычислить что угодно, заглядывая сколь угодно далеко в будущее. Но если в ньютоновской вселенной мы можем записать уравнения, управляющие поведением частиц, во вселенной под управлением общей теории относительности (ОТО) мы даже и на это не способны. И вот, почему.
(далее…)

Конец времени

В фундаментальной физике мира нет ни пространства, ни времени

Не расспрашивай ты, ведать грешно, мне и тебе какой,
Левконоя, пошлют боги конец, и вавилонские
Числа ты не пытай. Лучше терпеть, что бы ни ждало нас, –
Дал Юпитер в удел много ль нам зим или последнюю,

Что в скалистых брегах ныне томит море Тирренское
Бурей. Будь же мудра, вина цеди. Долгой надежды нить
Кратким сроком урежь. Мы говорим, время ж завистное
Мчится. Пользуйся днем, меньше всего веря грядущему.

Гораций, Ода I, стих 11

Таково знакомое нам изображение времени: нечто, текущее равномерно и одинаково по всей Вселенной, в течение чего всё и происходит. Настоящее время, существующее по всему мирозданию, “сейчас”, составляющее реальность. Прошлое для всех фиксировано, оно прошло, уже случилось. Будущее открыто, и ему ещё предстоит определиться. Реальность течёт из прошлого, сквозь настоящее, по направлению к будущему – и эволюция всего между прошлым и будущим по сути своей асимметрична. Именно так мы ощущаем базовую структуру мира.

Но эта знакомая картинка развалилась, показав себя лишь приближением к куда как более сложной реальности.
(далее…)

Спросите Итана: на самом ли деле пространство-время похоже на ткань?


В Ньютоновской картине гравитации пространство и время – абсолютные, фиксированные значения, а в Эйнштейновской картине, пространство-время – единая, объединённая структура, в которой неразрывно переплелись три пространственных и одно временное измерение

Гравитация, возможно, была первым фундаментальным взаимодействием из открытых, но, во многих отношениях остаётся в наименьшей степени понятой. Мы знаем, что она всегда притягивает, и что две любых массы во Вселенной, вне зависимости от их расположения, будут испытывать её воздействие. Когда Эйнштейн придумал свою Общую теорию относительности, одним из её прорывов было признание того, что пространство и время комбинируются в одну сущность: пространство-время. Другим было то, что присутствие материи и энергии искривляет саму ткань пространства-времени, и что искривлённое пространство-время, в свою очередь, диктует, как двигаться материи. Но точна ли эта картина? Наш читатель настроен скептически:

Мне бы хотелось, чтобы кто-нибудь, наконец, признал и согласился, что демонстрация шаров на простыне не даёт достоверного объяснения реальности.

Я спокойно признаю и соглашаюсь с этим. Сколько бы ни было изображений изогнутых простыней или координатных систем, они не совсем точно отражают населяемую нами реальность.
(далее…)