Теорія відносності і просторово-часової континуум

Просторово-часовий континуум як поняття виник на початку XX століття і буквально перевернув уявлення фізиків-теоретиків того часу про природу речей в нашому світі. До речі, це нове бачення багато в чому визначило картину сучасного високотехнологічного світу.

Просторово-часовий континуум і класична механіка

Принципи класичної механіки були сформовані найвідомішим англійським вченим Ісааком Ньютоном. З моменту своєї появи в останній чверті XVII століття аж до кінця XIX століття його закони, що описують природні явища, домінували і вважалися непорушними. Однак народження в другій половині 1800-х років електродинаміки (науки про поширення і поведінці світлових і електромагнітних хвиль) продемонструвало її розбіжність з ньютонівської моделлю. Зокрема це стосувалося закону класичної механіки про складання швидкостей. Наприклад, якщо два тіла рухаються назустріч один одному, то щодо нерухомого об`єкта кожен з них буде мати власну швидкістю, але швидкість одного щодо іншого буде визначатися складанням швидкостей. Як якщо їхати в автомобілі назустріч нерухомому бар`єра або наближається по зустрічній іншому автомобілю. Однак експерименти продемонстрували, що цей закон ніяк не підходить до швидкості поширення світла. Вона завжди залишається постійною.

Просторово-тимчасово континуум і теорія відносності

Першим усвідомити це сталість зміг молодий німецький фізик Альберт Ейнштейн. Він зробив висновок, що сталість руху світла дозволяє зв`язати в єдину систему рух, простір і час. Ставлення було виражено відомої сьогодні формулою E = mc2. Однак з цієї залежності випливав і ряд інших положень, припущених в формулах вченого і перевірених на практиці. Так, єдиний просторово-часовий континуум, який передбачав залежність одного від іншого, означав можливу зміну цих параметрів. Для Ньютона обидві ці категорії були бездіяльної ширмою для подій, проте в новій концепції вони ставали дуже активними їх учасниками.

Просторово-часовий континуум і його викривлення

Не вдаючись в подробиці математичних викладок, необхідно відзначити, що Ейнштейн зміг продемонструвати вплив сил гравітації на ці параметри, буквально викривлюють їх. На практиці це означає, що поблизу такого масивного тіла, як Земля, час уповільнює свій хід, а простір стискається. У той же час на орбіті нашої планети час тече трохи швидше, і сама матерія простору трохи менше прискорена. Сьогодні це припущення знайшло дослідне підтвердження з надточних годин, встановлених на навколоземних станціях. Слід враховувати, що розбіжності вкрай малі, оскільки і гравітаційне поле Землі невелика. Але якщо взяти до уваги набагато потужніші тіла, то відбуваються дивовижні речі. Сонце впливає на часовий континуум ще сильніше. А якщо уявити, що тіло може досягти певної точки щільності, то і зовсім вийде, що біля нього протягом часу майже завмирає, а світло через гравітації не може вирватися. Такі об`єкти були названі чорними дірами, і їх існування неодноразово було підтверджено іншими непрямими фактами.