Специална и обща теория на относителността на Айнщайн

Изкривяване на времето и пространството

Теорията на относителността, и по-специално обща­та теория, е много трудна за разбиране, дори за физиците. Така че няма да се опитвам да я описвам. Вместо това ще отбележа някои от най-важните последици от разсъжде­нията на Айнщайн:⁵²

• 
  Той постулира, че светлината е поток от части­ци, чиято енергия може да се изчисли (по-късно „кон­стантата на Планк“ доказва тезата му). Тези свет­линни части­ци са наречени „фотони“.
  
• 
  Специалната теория на относителността проти­воречи на интуитивните ни представи за времето и пространството. Айнщайн твърди, че нищо (като например сигнал) не може да пътува по-бързо от светлината и че скоростта на светлината, която е изчислена, не се променя като функция от скорост­та на наблюдаващия. От това следва, че няма два­ма наблюдатели, движещи се с различна скорост, които да постигнат съгласие относно времето на извършване на дадено събитие. Следователно вре­мето и пространството не са фиксирани, абсолют­ни величини. От специалната теория също така следва, че това къде се намира даден наблюдател определя кога той мисли, че нещо се случва. Никога не може да кажете е точност: „Това се случи по това време и на това място“.
  
• 
  Специалната теория може да се приложи – за разли­ка от Нютоновите физични закони, – за да се пред­види какво се случва на субатомно ниво. Както е казал Айнщайн: „Масата на едно тяло е мярка за неговото енергийно съдържание“. Оттук и негово­то гениално уравнение Е = тс², където масата (т) е изразена като количеството енергия (Е), умножено по квадрата на скоростта на светлината (с). Спе­циалната теория е много полезна при разработване­то на квантовата теория, която се появява благо­дарение на Макс Планк и Нилс Бор в първите години на XX век.
  
• 
  Общата теория на относителността разглежда гравитацията и коригира Нютоновата физика. Тя разширява специалната теория, за да обхване сис­теми, които се ускоряват, като например телата в пространството. Следователно в резултат на общата теория на относителността ние се полз­ваме от всички прозрения от космологията на XX век, включително теорията за разширяващата се вселена и чер­ните дупки.
  
• 
  Айнщайн си представя човек, падащ с летящ асан­сьор, чиито въжета са се скъ­сали: човекът ще пада свободно в асансьора, както астронавтите в орби­та около Земята изпадат в безтегловност, защо­то „падат“ към земята. Айнщайн постулира, че гравитационната сила и силата на ускоряващо се тяло са неразличими. Няма начин да определите раз­ликата между гравитация и ускорение, следовател­но между тях няма реална разлика. Гравитацията не е – както се предполагаше по-рано – силата, е коя­то всички предмети се привличат помежду си. Тя е изкривяването на пространството и времето, при­чинено от физическата маса. Пространството е изкривено, а елиптичните орбити на планетите могат да се изчислят с точност с помощта на тео­рията за относителността.
  
• 
  От общата теория следва, че времето не същест­вува независимо от пространс­твото. Времето из­глежда и действа като четвърто пространствено измерение, и може да бъде изкривено от гравитация­та. Като се има предвид, че скоростта на светли­ната е константа, времето и пространството се превръщат в единна координатна система. Айн­щайн говори за събития в четириизмерния „пространст­вено-времеви конти­нуум“.
  
• 
  Още по-зловещо, Айнщайн задава въпроса дали „про­странството“ и „времето“ са реалности на приро­дата, а не просто психологически ефекти. Тъй като формата на „време-пространството“ зависи от гравитацията – която изисква материални тела, – вре­мето и пространството биха били безсмислени без телата. Айнщайн твърди: