Алберт Айнщайн (1879-1955) е първият учен, който установява, че съществуват фундаментални истини за физическата вселена, убегнали на Исак Нютон. Теорията на Айнщайн за относителността дава нова база за разбиране на пространството, масата и енергията. Най-напред се появява специалната теория през 1905 г., която показва как действат атомните и субатомните частици. Общата теория, публикувана през 1916 г., се основава на прозрението на Айнщайн, че ускорението е съвсем същото като гравитацията, и открива пътя на съвременната космология. Без теориите на Айнщайн може би все още нямаше да имаме транзистори, електронни микроскопи, фотоелектрически клетки или компютри; както и ядрени бомби или атомна енергия.
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:
Някога се смяташе, че ако всички материални неща изчезнат от вселената, времето и пространство ще останат. Според теорията на относителността обаче времето и пространството ще изчезнат, заедно с нещата.
Сподели с приятели: |