Содержание
Формулы Эйнштейна
Теория относительности может быть описана математическими уравнениями. Они являются связующими элементами между свойствами материи и кривизной. Равенства Эйнштейна характеризуются свойствами общей ковариантности. Их решение неоднозначное. Поэтому вводятся ограничения на метрику компонентов. Главная проблема заключается в системе отсчёта. Физические приборы могут измерить лишь проекции измеряемых величин. Измерение последних возможно при нахождении наблюдателем метрики, связности и кривизны посылки и приёма отражённого света.
Эти формулы сложны, а их доказательство базируются на громоздких вычислениях и введения дополнительных величин. Простейшие уравнения включают в себя следующее:
- Тензор Риччи. Находится из тензора кривизны, определяемого свёрткой пары индексов.
- Скалярная кривизна. Это свёрнутый два раза тензор Риччи методом контравариантности.
- Тензор кривизны. Вычисляется с помощью производных дважды ковариантным метрическим тензором.
- Космологическая постоянная. Определяется как тензор энергии-импульса.
- Тензор Эйнштейна. Симметричная величина, определяемая как разность тензора Риччи от половины произведения метрического тензора и скалярной величиной. По сути, это однородность вариационной производной скалярной кривизны связности Леви-Чивиты по метрическому тензору.
Длина в подвижной системе отсчёта находится из формулы: l = l 0 * √1 — b2. Время и импульс же определяют из выражений: t = t 0 / √ 1 — b 2 и p = m 0 * v / √ 1- b 2 . При этом кратко запись импульса можно охарактеризовать формулой: p = m * v. Используя релятивистскую теорию можно описать сложение скоростей: v = (v ‘ + V) / (1 + v ‘ V / c 2 ). Массу же движущей системы, определяют используя выражение: m = m0 / √ 1 — b 2.
С точки зрения физики, понять теорему относительности довольно сложно, не говоря уже о математическом её описании. Теория предложена Эйнштейном раскрывает более подробно механику движения в равномерном пространстве. Его постулаты говорят, что скорость всегда постоянна и не зависит от системы наблюдения. При этом установить находится ли объект в состоянии покоя или движения невозможно.
Инвариантность скорости света. Принцип относительности Эйнштейна
В 1905 г. Эйнштейн создал специальную теорию относительности (СТО). В основе его теории относительности лежат два постулата:
- Любые физические явления во всех инерциальных системах отсчета при одинаковых условиях протекают одинаково (принцип относительности Эйнштейна).
- Скорость света в вакууме во всех инерциальных системах отсчета одинакова и не зависит от скорости источника и приемника света (принцип постоянства скорости света).
Первый постулат распространяет принцип относительности на все явления, включая электромагнитные. Проблема применимости принципа относительности возникла с открытием электромагнитных волн и электромагнитной природы света. Постоянство скорости света приводит к несоответствию с законом сложения скоростей классической механики. По мысли Эйнштейна, изменения характера взаимодействия при смене системы отсчета не должно происходить. Первый постулат Эйнштейна непосредственно вытекает из опыта Майкельсона–Морли, доказавшего отсутствие в природе абсолютной системы отсчета. В этом опыте измерялась скорость света в зависимости от скорости движения приемника света. Из результатов этого опыта следует и второй постулат Эйнштейна о постоянстве скорости света в вакууме, который вступает в противоречие с первым постулатом, если распространить на электромагнитные явления не только сам принцип относительности Галилея, но и правило сложения скоростей. Следовательно, преобразования Галилея для координат и времени, а также его правило сложения скоростей к электромагнитным явлениям неприменимы.
Следствия из постулатов СТО
Если проводить сравнение расстояний и показаний часов в разных системах отсчета с помощью световых сигналов, то можно показать, что расстояние между двумя точками и длительность интервала времени между двумя событиями зависят от выбора системы отсчета.
Относительность расстояний:
где \( I_0 \) – длина тела в системе отсчета, относительно которой тело покоится, \( l \) – длина тела в системе отсчета, относительно которой тело движется, \( v \) – скорость тела.
Это означает, что линейный размер движущегося относительно инерциальной системы отсчета уменьшается в направлении движения.
Относительность промежутков времени:
где \( \tau_0 \) – промежуток времени между двумя событиями, происходящими в одной точке инерциальной системы отсчета, \( \tau \) – промежуток времени между этими же событиями в движущейся со скоростью \( v \) системе отсчета.
Это означает, что часы, движущиеся относительно инерциальной системы отсчета, идут медленнее неподвижных часов и показывают меньший промежуток времени между событиями (замедление времени).
Закон сложения скоростей в СТО записывается так:
где \( v \) – скорость тела относительно неподвижной системы отсчета, \( v’ \) – скорость тела относительно подвижной системы отсчета, \( u \) – скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной, \( c \) – скорость света.
При скоростях движения, много меньших скорости света, релятивистский закон сложения скоростей переходит в классический, а длина тела и интервал времени становятся одинаковыми в неподвижной и движущейся системах отсчета (принцип соответствия).
Для описания процессов в микромире классический закон сложения неприменим, а релятивистский закон сложения скоростей работает.
Tesla Energy
Главный источник энергии на красной планете – электричество. Его надо добывать и хранить. Для этой цели Tesla в 2016 году приобрела стартап SolarCity (Фримонт, Калифорния), который к тому времени уже был одним из крупнейших игроков на американском рынке солнечной энергетики. Первоначальной задачей компании было усеять крыши домов солнечными панелями, которые бы полностью покрывали потребности домохозяйств в электроэнергии. Революция, совершенная SolarCity, состоит в том, что решение о переходе на солнечную энергию из морально-этической плоскости перешло в чисто экономическую.
Цель: ускорить переход мира к возобновляемой энергетике.
Достижения: система Solar Roof для выработки электричества с помощью расположенных на крыше батарей. Домашний аккумулятор Powerwall – устройства последнего поколения способны накапливать до 13,5 кВт/ч. Накопители промышленных масштабов – Powerpack (232 кВт/ч) и Megapack (3 МВт/ч).
Парадоксы теории относительности
Эйнштейну принадлежит множество научных открытий, но главное достижение ученого — создание теории относительности, которая подняла физику и астрономию на новый уровень. По легенде, прозрение осенило Эйнштейна в тот момент, когда он ехал в трамвае мимо уличных часов. Он вдруг понял, что, если бы трамвай разогнался до скорости света, то в его восприятии часы, находящиеся снаружи, остановились бы. Из этого был выведен основной постулат: наблюдатели, находящиеся в разных системах отсчета, по-разному воспринимают реальность, в том числе пространство и время.
Если бы человек, находящийся в трамвае, уронил какой-то предмет, он бы увидел, что тот падает вертикально.
Хотя на самом деле, с учетом движения трамвая, предмет падал бы по параболе. Тем не менее законы природы, вызвавшие падение этого предмета, не меняются. Меняется только их восприятие наблюдателем. В этом заключается принцип относительности.
Ученые установили на одном из трансатлантических авиалайнеров сверхточные атомные часы и выяснили, что после каждого скоростного перелета часы начинают отставать на сотые доли секунды. Это одно из экспериментальных подтверждений теории относительности
Из этого принципа Эйнштейн вывел две теории: частную и общую теории относительности. Самый известный эффект, следующий из частной теории относительности, — это замедление времени. В системе координат, где объекты движутся со скоростями, близкими к скорости света, время растягивается. Обычно это иллюстрируется так называемым парадоксом близнецов. Если один из двух близнецов улетит в космос на ракете, движущейся со скоростью света, и вернется через десять лет, то окажется, что он на десять лет младше второго. Ведь в его системе часы замедлились, и для него прошло всего несколько часов.
Общая теория относительности математически более сложна, чем частная. На ее разработку Эйнштейну понадобилось 11 лет. Эта теория превращает наш трехмерный мир (который можно измерить в длину, ширину и высоту) в четырехмерный, где четвертым измерением является время. Причем все измерения неразрывно связаны, нет отдельного пространства и отдельного времени, есть пространственно-временной континуум. А гравитация, таким образом, является следствием искривления ткани пространства-времени под воздействием массы.
- Исаак Ньютон: основы небесной механики
- Уильям Гершель: первооткрыватель урана и инфракрасного излучения
- Стивен Хокинг: законы существования черных дыр
Поделиться ссылкой
Общие постулаты
Общая теория основывается на революционном предположении, что гравитация — это не сила, а следствие. Суть его в том, что пространство-время не плоское, а изогнуто-искривлённое. Согласно утверждению создателя теории, время искривляется из-за помещённой в него массы и энергии.
Если рассмотреть траекторию движения в космосе по прямой линии, то её проекция в двухмерном пространстве будет представлять собой искривление. Таким образом, свет искривляется под действием гравитационных полей. Так, если свет от космического объекта попадёт в поле зрения с Земли, то реальное положение тела будет отличаться от действительного.
Учитывая постулат, можно сказать, что принцип эквивалентности справедлив для любого наблюдателя, движущегося как свободно, так и в гравитационном поле. Эйнштейн предположил, что, подобно тому как, находясь в вагоне поезда нельзя утверждать, стоит он или перемещается, так невозможно и охарактеризовать гравитацию. Это и стало принципом эквивалентности, который использовал учёный при создании новой теории.
Смысл её в том, что гравитация изменяется со временем. При этом у поверхности твердыни время течёт медленнее, так как гравитация сильнее. Известен так называемый парадокс близнецов. Если один из братьев будет жить внизу скалы, а другой на её вершине, то горец относительно жителя равнины будет стареть быстрее. Это различие будет настолько ничтожным, что его нельзя практически обнаружить. Но если один из близнецов отправится в космическое путешествие на корабле со скоростью света, он вернётся явно моложе.
Дело в том, что он не будет лететь равномерно и прямолинейно. Ему придётся изменять скорость, испытывать ускорение, менять направление полёта. А ускорение не относительное, оно абсолютное. Поэтому молодым останется тот, кто его испытает.
Геометрическая интерпретация
В пространстве Минковского мировая линия покоящегося (или двигающегося равномерно и прямолинейно) наблюдателя является отрезком прямой. Мировая линия путешественника, улетевшего с Земли и возвратившегося к ней, прямой не является (в простейшем случае мгновенного изменения скорости на противоположную в точке поворота она является ломаной, а при прохождении части пути с постоянным ускорением соответствующий участок линии будет дугой гиперболы). Так же как в обычной геометрии из всех линий, соединяющих две точки, самой короткой является прямая, так же и в пространстве Минковского из всех мировых линий, соединяющих две точки, самой длинной (а не самой короткой в силу псевдоевклидовости пространства-времени) является отрезок прямой.
Поскольку длина мировой линии наблюдателя, переместившегося в пространстве Минковского из точки a в точку w, с точностью до множителя c равна времени, которое было затрачено на это перемещение в его собственной системе отсчёта, мы имеем, что из всех наблюдателей, стартовавших в точке a и финишировавших в точке w, в системе отсчёта того наблюдателя, который покоился (или двигался равномерно и прямолинейно, если пространственные координаты точек a и w не совпадают), пройдёт наибольшее время.
Относительность расстояний
Вам ясно: Клио оказался невеждой, он не знал относительности времени и поэтому упустил добычу. Часовой механизм мины, попав на борт мчащейся «Зари», для «неподвижного» Клио замедлил свой ход — вот причина задержки взрыва.
Но «Зарю» вам, надо думать, жалко. Пусть она улетела от пирата, но через минуту собственного времени ее, видимо, ждет-таки катастрофа? Ведь мерзавец Клио прилепил свою мину, будучи в миллиарде километров от Земли — на таком гигантском расстоянии, что даже свет его может преодолеть только за час. «Заря» же движется хоть и быстро, но чуть-чуть медленнее света. Кажется, она должна быть в пути не меньше часа собственного времени. И в конце первой же минуты, увы, взорваться.
К счастью, эти предположения ошибочны. По корабельному хронометру через пятьдесят секунд после злодейской диверсии «Заря» опускается на харьковском космодроме. Спустя четыре секунды после финиша дежурный техник находит и обезвреживает мину — за шесть секунд до взрыва, назначенного Клио. Таков благополучный конец.
Как же могла «Заря» за 50 секунд одолеть миллиард километров? Не мчалась же она быстрее света! Нет. «Заря» летела медленнее света. Но прошла она не миллиард, а только около 15 миллионов километров. Почему же?
Снова пароход. Как и раньше, он мчится с гигантской (и постоянной) скоростью по прямой реке. Но на берегу вместо бакенщика — продавщица галантерейных товаров по имени Валя. Она отмеривает вдоль берега десять метров красивой ленты и ставит ярлык: лента красивая. 10 метров. Цена 1 гривна.
А пароход превращается в плавучий часовой магазин. Продавщицу зовут Галя. Идеально точные и тщательно сверенные часы она разложила вплотную друг к другу в одну линию по всей палубе — от кормы до носа.
И вот, увидев издалека ленту, Галя загорается желанием купить ее. Предварительно, однако, она хочет сверить ее длину с цифрой, указанной на ярлыке, чтобы не было обмана. Скорость корабля очень велика (допустим, 260 000 километров в секунду). Поэтому для Гали измерение проносящейся ленты — проблема не из легких. Но она решает ее, воспользовавшись часами, разложенными вдоль палубы: успевает заметить, возле каких часов начало и конец мчащейся ленты оказываются в один момент времени. А затем спокойно измеряет расстояние между замеченными часами. Это и есть длина ленты.
Измерение выполнено — и Галя возмущена: в ленте не 10, а только 5 метров. Неужели обмер? Галя отказывается от покупки, хочет писать жалобу в управление сверхбыстрой торговли, но вспоминает об относительности одновременности. Ведь то, что одновременно для Гали, неодновременно для Вали.
Значит, с точки зрения «неподвижной» Вали, «движущаяся» Галя засекла сперва конец ленты (по ходу корабля) и только потом, когда поезд успел продвинуться вперед, начало (именно такую последовательность «одновременных» для капитана событий установил, как вы помните, бакенщик, когда судил игру «Кто первый?»). И, следовательно, для «движущейся» Гали лента короче, чем для неподвижной относительно ленты Вали.
Повесьте ленту на пароход, а часы разложите на берегу реки — и получится наоборот: для Вали лента окажется короче, чем для Гали. Никакого обмана тут нет. А есть явление, называемое относительностью расстояний.
Вместо ленты можно взять расстояние между двумя городами, между Землей и Сириусом. Для каждого путешественника, проходящего эти пути, говоря словами песни, «сокращаются большие расстояния». И тем заметнее, чем выше его относительная скорость. При предельной — световой — скорости они стягиваются к нулю (Галя засекает одни часы, возле которых сразу оказываются начало и конец ленты).
Как видите, несмотря на эйнштейновское ограничение скорости, вы, в принципе, можете за пять своих минут добраться до Туманности Андромеды. Или за пять секунд. Надо только суметь достаточно разогнаться. Что, впрочем, необычайно трудно.
Постулаты Эйнштейна
В своей работе Эйнштейн без единого нового эксперимента,
проанализировав и обобщив уже известные опытные факты, впервые
изложил идеи теории относительности, которые коренным образом
изменили привычные представления о свойствах пространства и
времени.
Теория относительности Эйнштейна состоит из двух частей:
частной и общей теории относительности. В 1905 г. Эйнштейн
опубликовал основные идеи частной или специальной теории
относительности, в которой рассматриваются свойства
пространства и времени, справедливые при условиях, когда можно
пренебречь тяготением тел, т.е. считать их гравитационные поля
‘пренебрежимо малыми. Теория относительности, в которой
рассматриваются свойства пространства и времени в сильных
гравитационных полях, называется общей теорией
относительности. Принципы общей теории относительности были
изложены Эйнштейном на 10 лет позже, чем частной, в 1915 г.
В основу специальной теории относительности Эйнштейна легли
два постулата, т.е. утверждения, которые принимаются за
истинные в рамках данной научной теории без доказательств (в
математике такие утверждения называются аксиомами).
1 постулат Эйнштейна или принцип
относительности: все законы природы инвариантны по отношению
ко всем инерциальным системам отсчета. Все физические,
химические, биологические явления протекают во всех
инерциальных системах отсчета одинаково.
2 постулат или принцип постоянства скорости света:
скорость света в вакууме постоянна и одинакова по отношении» к
любым инерциальным системам отсчета. Она не зависит ни от
скорости источника света, ни от скорости его приемника. Ни
один материальный объект не может двигаться со скоростью,
превышающей скорость света в вакууме. Более того, пи одна
частица вещества, т.е. частица с массой покоя, отличной от
нуля, не может достичь скорости света в вакууме, с такой
скоростью могут двигаться лишь полевые частицы, т.е. частицы с
массой покоя, равной нулю.
Анализируя 1 постулат Эйнштейна, мы видим, что Эйнштейн
расширил рамки принципа относительности Галилея, распространив
его на любые физические явления, в том числе и на
электромагнитные. 1 постулат Эйнштейна непосредственно
вытекает из опыта Майкельсона-Морли, доказавшего отсутствие в
природе абсолютной системы отсчета. Из результатов этого нее
опыта следует и 2 постулат Эйнштейна о постоянстве скорости
света в вакууме, который тем не менее вступает в противоречие
с 1 постулатом, если распространить на электромагнитные
явления не только сам принцип относительности Галилея, но и
галилеево правило сложения скоростей, вытекающее из галилее-ва
правила преобразования координат (см. п. 10). Следовательно,
преобразования Галилея для координат и времени, а также его
правило сложения скоростей к электромагнитным явлениям
неприменимы.
Основные принципы СТО
Таким образом, на границе XIX и XX веков в развитии физики возник серьезный кризис. Выход нашел А.Эйнштейн, отказавшись, как это часто случается в случае величайших открытий, от классического видения. В данном случае, речь шла о классических представлениях о пространстве и времени. Важнейшим шагом здесь стал иной взгляд на понятие абсолютного времени, которое использовалось в классической физике. Привычные представления, казавшиеся логичными и очевидными, по факту показали свою несостоятельность. Множество понятий и величин, в нерелятивистской физике считавшихся абсолютными или не имеющими зависимости от системы отсчета, в теории относительности оказались переведенными в разряд относительных.
Основой специальной теории относительности являются принципы или постулаты, которые Эйнштейн сформулировал в 1905 году.
Определение 3
Принципы СТО:
-
Принцип относительности: все законы природы инвариантны относительно перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой. Данный принцип означает единство формы физических законов (не только механических) во всех инерциальных системах.
Т.е. принцип относительности классической механики является обобщенным для всех процессов природы, в частности, электромагнитных. Такой обобщенный принцип носит название принципа относительности Эйнштейна. - Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не имеет зависимости от того, с какой скоростью движется источник света или наблюдатель, и является одинаковой во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в теории относительности находится на особом положении. Скорость света есть предельная скорость, с которой передаются взаимодействия и сигналы из одной точки пространства в другую.
Указанные принципы необходимо расценивать в качестве обобщения всей совокупности экспериментальных фактов. Выводы и следствия из теории, основанной на данных принципах, получили подтверждение в ходе огромного количества опытных проверок. Специальная теория относительности дала возможность найти ответы на все вопросы «доэйнштейновской» физики и дать объяснение противоречивым результатам уже имеющихся тогда опытов в области электродинамики и оптики. Впоследствии теория относительности получила подкрепление в виде экспериментальных данных, которые были получены в процессе изучения движения быстрых частиц в ускорителях, атомных процессов, ядерных реакций и т. п.
Постулаты теории относительности явно противоречат классическим представлениям. Проведем такой мысленный эксперимент: в момент времени t=, в который существует совпадение координатных осей двух инерциальных систем K и K’, в общем начале координат произошла кратковременная вспышка света. За время t системы будут смещены относительно друг друга на расстояние vt, а сферический волновой фронт в каждой системе будет обладать радиусом ct (рис. 4.1.3), поскольку системы являются равноправными, и в каждой из них скорость света равна c.
Рисунок 4.1.3. Кажущееся противоречие постулатов СТО.
С позиции наблюдателя в системе K центр сферы расположен в точке O, а с позиции наблюдателя в системе K’ центр размещается в O’. Таким образом, получается, что центр сферического фронта одномоментно расположен в двух разных точках!
Причиной подобного недоразумения является не противоречие между двумя постулатами теории относительности, а допущение факта, что положение фронтов сферических волн для обеих систем имеет отношение к одному и тому же моменту времени. Такое допущение содержится в формулах преобразования Галилея, в соответствии с которыми время в обеих системах течет одинаково: t=t’. Таким образом, принципы Эйнштейна противоречат не друг другу, а формулам преобразования Галилея, и в таком случае на смену галилеевых преобразований теория относительности записала иные формулы преобразования при переходе из одной инерциальной системы в другую, получившие название преобразований Лоренца. Преобразования Лоренца при скоростях движения, приближенных к скорости света, дают возможность дать объяснение всем релятивистским эффектам, а при малых скоростях (υ<<c) переходят в формулы преобразования Галилея. Итак, новая теория (специальная теория относительности или СТО) не отвергает прежнюю классическую механику Ньютона, а лишь уточняет пределы ее применения. Эта взаимосвязь между прежней и новой, более общей теорией, частью которой является прежняя в качестве предельного случая, получила название принципа соответствия.
Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться
Все услуги
Решение задач
от 1 дня / от 150 р.
Курсовая работа
от 5 дней / от 1800 р.
Реферат
от 1 дня / от 700 р.
The Boring Company
На Красной планете большую часть строений придется убирать под землю, поэтому в 2016 году Маск выделил из SpaceX компанию The Boring Company, которая занимается технологией ускоренного строительства транспортных тоннелей – прежде всего для будущих поездов Hyperloop. Первый тоннель на глубине 4,6 м вырыли на территории офисов SpaceX в Хоторне, поскольку для строительства на этой площадке не требовалось никаких разрешений.
Цель: решение проблемы трафика, обеспечение быстрого перемещения из точки в точку, трансформация городов.
Достижения: разработана и построена собственная тоннелепроходческая машина Prufrock. Любопытно, что размеры (3,7 м в диаметре) позволяют разместить ее на борту корабля SpaceX Dragon. Проложены экспериментальные тоннели в Лас-Вегасе и Лос-Анджелесе. Еще несколько проектов в Лос-Анджелесе, Чикаго и Балтиморе ожидают одобрения властей.
Как понять Общую теорию относительности?
Общую теорию относительности Эйнштейна можно выразить всего в 12 словах:«пространство-время говорит материи, как двигаться; материя говорит пространству-времени, как изгибаться». Но это краткое описание, сделанное физиком Джоном Уилером, скрывает более сложную и глубокую истину. Помимо квантовой теории, общая теория относительности является одним из двух столпов современной физики – нашей рабочей теории гравитации и очень большой теории планет, галактик и Вселенной в целом. Она является продолжением специальной теории относительности Эйнштейна – но настолько массивной, что ему потребовалось 10 лет, с 1905 по 1915 год, чтобы перейти от одной к другой.
Как пишет New Scientist, согласно специальной теории относительности (СТО) движение искривляет пространство и время. ОТО Эйнштейна объединила ее с принципом, отмеченным Галилеем более трех столетий назад: падающие объекты ускоряются с одинаковой скоростью независимо от их массы.
Вслед за Галилеем Исаак Ньютон показал, что это может быть верно только в том случае, если присутствует странное совпадение: инерционная масса, которая количественно определяет сопротивление тела ускорению, всегда должна быть равна гравитационной массе, которая количественно определяет реакцию тела на гравитацию. Нет никакой очевидной причины, почему это должно быть так, но ни один эксперимент никогда не разделял эти две величины.
Точно так же, как он использовал постоянную скорость света для построения специальной теории относительности, Эйнштейн объявил это принципом природы: принципом эквивалентности. Вооружившись этим и новой концепцией пространства и времени как переплетенного «пространства-времени», вы можете построить картину, в которой гравитация является лишь формой ускорения.
Массивные объекты искривляют пространство-время вокруг себя, заставляя предметы ускоряться по направлению к ним.
Хотя гравитация доминирует в больших космических масштабах и вблизи очень больших масс, таких как планеты или звезды, она на самом деле является самой слабой из четырех известных сил природы – и единственной, не объясненной квантовой теорией. Квантовая теория и общая теория относительности применяются в разных масштабах. Это мешает понять, что происходило в самые ранние моменты Большого взрыва, например, когда Вселенная была очень маленькой, а сила гравитации огромна. В другой ситуации, когда эти силы сталкиваются у горизонта событий черной дыры, возникают неразрешимые парадоксы.
Некоторые физики возлагают надежду на то, что однажды некая «теория всего» сможет объединить квантовую теорию и общую теорию относительности, хотя такие попытки, как теория струн и теория петлевой квантовой гравитации, до сих пор не принесли никаких результатов. Между тем ОТО Эйнштейна предсказала, что очень плотные скопления массы могут исказить пространство-время настолько, что даже свет не сможет вырваться из него. Теперь мы называем эти объекты «черными дырами», можем фотографировать «горизонт событий», который окружает этих космических монстров, и практически убеждены, что в центре каждой массивной галактики вращается сверхмассивная черная дыра.
Математические уравнения общей теории относительности Эйнштейна, проверенные снова и снова, в настоящее время являются наиболее точным способом предсказания гравитационных взаимодействий, заменив разработанные Исааком Ньютоном за несколько столетий до этого.
Но, возможно, самый большой триумф общей теории относительности наступил в 2015 году, когда были открыты гравитационные волны – рябь в пространстве-времени, вызванная движением очень массивных объектов. Сигнал о том, что две черные дыры соединились и слились воедино, стал триумфом кропотливой, терпеливой работы, проделанной международной командой исследователей лабораторий LIGO VIRGO. Подробнее о том, как эксперты ищут гравитационные волны сегодня, читайте в увлекательном материале Ильи Хеля. Так или иначе, разработка квантово-физической «версии» общей теории относительности остается постоянной целью современной физики.
