Большую часть времени существования нашей цивилизации обычные люди почти не задумывались о том, что за мир на самом деле их окружает. Для них существовала семья, барин в высоком замке, поле, баня и звёздное небо. Природа которого была совершенно непонятна. Да и пёс с ним. Главное, чтобы у детей всегда была чистая вода и каша! Были, конечно, в какие-то периоды истории всякие там древние греки, которые задавали себе и друг другу довольно правильные вопросы. Но этими мыслителями в целом можно пренебречь. Поскольку их было мало, и сочиняли они в итоге всякую лютую дичь...

Тайна пространства и времени

Очевидно, что до начала 20 века никто особо не задумывался о свойствах пространства и времени. Природа этих вещей особо никого не волновала. Считалось, что пространство бесконечно и неподвижно. А время – это просто монотонное тиканье часов, которое вечно и равномерно. Подобные постулаты всех устраивали. Люди мирно жили, не понимая иногда правда, зачем. И не забивали свой мощнейший мозг, продукт миллиардов лет эволюции всякими глупостями. Почти каждый стандартный гражданин (впрочем, как и в наши дни) использовал голову только для одной цели – он туда ел.

Однако в какой-то момент наши представления о пространстве и времени пережили революционную трансформацию. Это произошло в тот момент, когда свет увидели Общая теория относительности и квантовая механика.

Общая теория относительности говорит нам, что пространство – это не просто что-то, вечно и равномерно существующее. Начинающееся от нулевого километра возле Воскресенских ворот в Москве и продолжающееся до бесконечности. Нет. На самом деле пространство где-то сильно искривляется. Где-то оно сжимается. А где-то снова ​​расширяется. А ещё есть области, где пространство вообще смешивается со временем. Да и само время, чей ход тоже может изменять свой равномерный ритм, может растягиваться или сжиматься в зависимости от того, где оно находится. Или от того, как движется владелец часов.

Спрятано будущее

Квантовая механика – тоже весьма чуднАя штука. Она работает только в неимоверно маленьких масштабах. Она говорит нам, что Вселенная – это очень странное и весьма неопределённое место. Абсолютная точность в ней просто невозможна. Мы никогда не сможем узнать одновременно точное место, где находится частица, и точную скорость, с которой она движется.

Это свойство представляет собой нечто большее, чем принцип физики. Это дилемма. Она известна как «принцип неопределённости». Если нам каким-то образом удастся определить точное местонахождение неуловимой частицы, мы автоматически потеряем информацию о её скорости в этот самый момент. Но если мы узнаем точную скорость частицы, мы не будем знать, где она находится. Очевидно, что оба типа данных необходимы для того, чтобы спрогнозировать положение частицы в будущем. А их, этих данных, никогда в полном объёме не бывает.

Поэтому будущее размыто, неопределённо и непредсказуемо.

Законы везде одни

Альберт Эйнштейн – это тот человек, который создал Общую теорию относительности. Он же сыграл и важную роль в развитии квантовой механики. Однако квантовый мир оказался очень странным и непредсказуемым.

Законы физики везде одинаковы. И возле далёких звёзд, и у ближайшего колодца. Их постулаты не зависят от какого-нибудь конкретного места или параметров движения. Абсолютно неважно, стоите ли Вы на месте, путешествуете на электросамокате или угнали у Хана Соло «Тысячелетний Сокол». Законы физики останутся одни и те же.

Если Вы живёте в Ташкенте, за счёт вращения Земли Вы будете двигаться со скоростью 1270 км/ч. Если же Вы находитесь где-то на экваторе, то будете двигаться ещё быстрее (1663 км/ч). А ещё учтите, что Земля проходит 30 км за одну секунду при движении вокруг Солнца. И что Солнце движется со скоростью несколько сотен километров в секунду вокруг центра Млечного Пути. А наша Галактика, в свою очередь, движется вообще неизвестно куда с ещё большей скоростью.

Но физическим законам на всё это начхать с высокой колокольни.

Давайте проведём небольшой мысленный эксперимент.

Человек с мороженым

Представьте, что полицейская машина преследует негодяев, которые пытаются затеряться среди узких улочек Кейптауна на угнанном автомобиле. Один из полицейских выбивает окно, высовывается в него всем телом и просит напарника поддержать его нежно. Он прицеливается и стреляет. И для него, и для грабителя скорость пули одинакова. Человек, который наблюдает за погоней стоя на тротуаре с мороженым в руках, видит, что скорость пули складывается из скорости пули и скорости патрульной машины.

Злоумышленник отвечает на выстрел полицейского. Он стреляет назад. И для нашего наблюдателя его пуля двигается уже медленнее. Поскольку из её скорости нужно вычесть скорость угнанного автомобиля (Интересно, что это работает даже в том случае, если автомобиль не находится в угоне. Но это не точно). Точно так же это будет работать с любым снарядом, мячом, бадминтонным воланчиком. И будет работать где угодно. И на автовокзале в Костроме, и на анабтаниумных шахтах Пандоры.

Казалось бы, всё правильно. Однако это на самом деле далеко не так. Свет. Именно он перевернул всё с ног на голову.

Представьте – наш полицейский не простой полицейский, а имперский штурмовик. И стреляет он не из банального ПМ, а из бластера. Лазерным лучом. То есть лучом света. Этот луч будет двигаться со скоростью 300 000 километров в секунду и для полицейского, и для грабителя, и для нашего наблюдателя. И если в полицейского выстрелит наш злодей, то… будет тоже самое.

Скорость света постоянна

ЧуднО, не правда ли? Но специальная теория относительности Эйнштейна имеет объяснения для подобного странного явления. Она утверждает, что часы полицейского, вора и наблюдателя имеют своё собственное время. И измеряют это время с разной скоростью. Пространство и время меняются. Но их соотношение остаётся прежним. В повседневной жизни мы не замечаем этого, поскольку в приведённом нами примере скорость патрульной машины ничтожно мала по сравнению со скоростью света. И все эти эффекты просто незаметны. Однако измерить их всё же можно. Если разогнаться чуть побыстрее.

Для этого даже проводились специальные эксперименты. Один из них выглядел так: на борт самолёта поместили атомные часы. И, как и предсказывал Эйнштейн, в полёте часы замедлились. Едва заметно. Но это замедление можно было измерить.

Тот факт, что для каждого отдельного наблюдателя существует своё пространство и время, произвёл революцию в наших взглядах на мир. Одним из следствий этой революции является то, что Вселенная больше не является статичной, бесконечной сущностью. И что она расширяется, и у неё было начало – Большой Взрыв. Мы узнали, что масса тоже влияет на пространство и время. И это свойство предполагает существование бесконечно плотных объектов, чья гравитация настолько сильна, что ничто не может ускользнуть от них. Даже свет. Эти объекты мы не можем видеть. Поэтому они известны как черные дыры.

В 1973 году Стивен Хокинг решил изучить эффекты квантовой механики, возникающие вблизи чёрной дыры. Применив принцип неопределённости, он обнаружил, что на самом деле она не такая уж и чёрная, эта дыра. А скорее афроамериканская (шутка). И что из неё вполне себе ускользают некоторые частицы и даже излучение.

Насколько же удивителен тот мир, в котором мы живём!Источник: "Живой космос"