Солнечные цитаты, высказывания, афоризмы
Тот, у кого в душе светит солнце, будет видеть солнце даже в самый хмурый день. Конфуций.
Если вы делаете что-то прекрасное и возвышенное, а этого никто не замечает — не расстраивайтесь: восход солнца — это вообще самое прекрасное зрелище на свете, но большинство людей в это время еще спит. Джон Леннон.
Каждый день Бог посылает нам — вместе с солнцем — возможность изменить все то, что делает нас несчастными. И каждый день мы пытаемся притворится, будто не замечаем этой возможности, будто её не существует вовсе, будто сегодня — во всем подобно вчера и неотличимо от завтра. Но тот, кто всмотрится в свой день повнимательнее найдет этот волшебный миг. Наши дни одинаковы, потому, что мы сами захотели, чтобы они такими были. Пауло Коэльо.
Ни один человек ещё не судил солнце за то, что оно светит и другому. Марина Цветаева
Знаешь… когда станет очень грустно, хорошо поглядеть, как заходит солнце… Антуан де Сент-Экзюпери
Плача ночью по солнцу, не замечаешь звёзд. Рабиндранат Тагор
Солнце светит — хорошо, не светит — тоже хорошо, я сам себе солнце. Смешарики.
Как будто на душе прояснеет, как будто вздрогнешь или кто-то подтолкнет тебя локтем. Новый взгляд, новые мысли… Удивительно, что может сделать один луч солнца с душой человека! Ф. М. Достоевский
Когда один день похож на другой, люди перестают замечать то хорошее, что происходит в их жизни каждый день после восхода солнца. Алхимик
Если ты будешь ходить с опущенной головой, то не сможешь увидеть солнце.
Человек, в обличии любом,
Найти под солнцем место все мечтает.
А насладившись светом и теплом,
Искать на солнце пятна начинает.
Борис Гуменик
Грязь блестит, пока солнце светит. Гёте
Не нужно верить в солнце, чтобы оно вставало по утрам.
В каждом человеке есть солнце. Только дайте ему светить. Сократ.
За всяким горем в жизни следует удача,
Не опускайте рук своих на полпути.
Раз после каждой ночи всходит солнце, значит,
Надежда есть, и дальше следует идти.
Как бы не начался твой день, с дождя или солнца, будь благодарен. Твой день начался!
Я держу в ладошках солнце. Я дарю его друзьям. Улыбнитесь — это ж просто. Лучик солнца — это вам)
Радуга — это намокшие лучи солнца.
Чем больше в душе солнца, тем ярче вокруг жизнь.
Не успел найти себе место под солнцем — глядишь, уже вечер…
Хорошие ноги рано или поздно станут спотыкаться, гордая спина согнется, черная борода поседеет, кудрявая голова облысеет… но доброе сердце, подобно солнцу, никогда не изменяется и всегда следует верным путем. Уильям Шекспир
У кого бизнес в тени, тот чаще греется под тропическим солнцем.
Как бы не прятали солнышко тучи,
Пробьется на землю солнечный лучик!
Солнце похоже на ненависть — красивое, смертоносное и необходимое для выживания. Оно может ослепить вас, но одновременно с этим и заставить двигаться. Ненависть мотивирует лучше чем любовь. Любовь удовлетворяет и успокаивает. Счастливые люди не движутся. Они просто… существуют. Л. Дж. Шэн Нежное безумие.
Многие считают, раз солнце зашло — значит, смотреть больше не на что. И пропускают самое интересное, а ведь оно только начинается. Фэнни Флэгг. Рай где-то рядом.
Люди подобны витражным окнам. Они сверкают и сияют, когда светит солнце, но когда становится темно, их истинная красота открывается лишь благодаря свету, идущему изнутри. Элизабет Кюблер-Росс
У восходящего солнца больше поклонников, чем у заходящего. Помпей Великий
Любовь на расстоянии невозможна? Но, Солнце ведь тоже далеко, а греет.
Если солнце с утра не встало, значит солнце сегодня — ты! Иди свети!
Солнце должно быть в самом человеке, тогда оно греет изнутри и согревает окружающих… если же ждать тепла только от других, можно и замерзнуть. Серж Гудман
Печальные мысли — как туман. Взошло солнце — и они рассеялись. По ком звонит колокол. Эрнест Хемингуэй
Источник
Откуда взялся мем «Ну давай, расскажи мне»?
Само значение этого мема — показать с одной стороны недоверие к словам собеседника, с другой — желание послушать, насколько правдоподобно тот будет сочинять небылицы. Это как бы приглашение: «Ну давай, обмани меня, если сможешь».
Главным действующим лицом мема стал персонаж популярного детского фильма «Вилли Вонка и шоколадная фабрика», снятого в 1971 году по повести английского писателя Роальда Даля (не путать с фильмом «Чарли и шоколадная фабрика», который является его римейком).
Мем, появившись в зарубежном Интернете в 2011 году, первоначально не имел того оттенка, который он получил в русскоязычном Интернете. Его использовали по отношению к новичкам сообществ — первоначальная надпись на фото звучала как «You must be new here» — «Ты, должно быть, новенький здесь» в переводе.
В действительности, на фотографии, представляющей мем, изображен замечательный американский актер Джин Уайлдер, одной из многих и наиболее популярных, узнаваемых ролей которого стал образ Вилли Вонки, владельца шоколадной фабрики.
Помимо актерского таланта он был замечательным сценаристом, писателем, продюсером, режиссером. Нужно отметить, что Джин Уайлдер — это псевдоним, настоящее имя актера Джером Силберман, его родители — еврейские эмигранты из России.
Другим, очень популярным фильмом с участием Джина Уайлдера стала работа «Ничего не вижу, ничего не слышу», где он сыграл глухого человека.
Последние годы жизни Джин Уайлдер тяжело болел. Летом 2016 года знаменитый актер умер в возрасте 83 лет в связи с осложнениями болезни Альцгеймера.
Как говорят, «талантливый человек — талантлив во всем». Даже после своей смерти Джин Уайлдер продолжает жить — уже на просторах Интернета, в качестве звезды сверхпопулярного мема.
Источник
Немного из истории жеста «от сердца к солнцу»
Как известно, до 988 года наши предки исповедовали православное родноверие. Оно включало в себя большой пантеон Богов и культов. Но самым почитаемым был культ Солнца, исповедуемый многими Славянами, независимо от рода их деятельности. Особенно культ Солнца был тесно связан с аграрным культом.
Показать полностью.. Для Славянина-землепашца от Солнца зависело очень многое. Солнце давало свет, тепло, от него зависел урожай. С годичным циклом Солнца связывали рождение и смерть. Символом Солнца являлась Свастика.
Как известно, работа землепашца была очень тяжёлой. Приходилось вставать рано утром до появления зари. Выходя в поле до появления первых лучей Солнца, землепашец приветствовал его как своего Благодетеля и Помощника. Он вскидывал вверх правую руку и произносил: «Здравствуй Солнце!» или «Слава Яриле!», т.е. прославлялся один из представителей Рода
Здесь интересно отметить, почему использовалась именно правая рука. Дело в том, что Славяне почитали три ипостаси мира: Правь-Явь-Навь. Правь это всеобщие Небесные Законы, установленные Вышнем. Согласно этим Законам существует наш мир (Явь). С правой стороной связанно всё благое, отсюда и правда, праведный (живущий по правде), православный (славящий Правь) вспомните как в своих летописях византийский посол Викарий за 350 лет до Крещения Руси называл нас «Эти дикие православные русины».
Этот жест использовали не только землепашцы. Среди воинов он был также широко распространён. При въезде князя в слободу, воины приветствовали его вскинутой вверх рукой. Таким же образом приветствовали его и его войско простые жители, особенно после удачного завершения сражения. Этим жестом они хотели как бы прикоснуться к нему и выразить свою сердечную благодарность, полагая руку ладонью к сердцу, а потом вскидывая её вверх, произносили: «Гой еси княже!» т.е. «Здрав будь князь!» .
Позже римляне переняли это приветствие у Славян, служивших наёмниками у императора. Также его стали использовать гладиаторы. Выходя на арену, они поднимали вверх руку к трибуне императора и произносили: «Аве цезарь, идущие на смерть приветствуют тебя!».
Источник
Сто два года снимку, который изменил наш взгляд на Вселенную
102 года назад английский астроном Артур Эддингтон провел эксперимент, который подтвердил правильность общей теории относительности Эйнштейна.
Фото: F. W. Dyson, A. S. Eddington, and C. Davidson/ Снимок солнечного затмения из отчета Эддингтона, 1919 год. Сделан в Бразилии при помощи телескопа с диаметром зеркала 10 см и фокусным расстоянием 5,7 метра
В мае 2021 года исполнилось 102 года с того дня, как была сделана знаменитая фотография солнечного затмения, которая доказала работоспособность Общей теории относительности Альберта Эйнштейна и тем самым прославила немецкого физика на весь мир.
Сто два года назад тридцатишестилетний английский астроном Артур Эддингтон и его юный помощник Эдвин Коттингемн прибыли на отдаленный от западного берега Африки остров Принсипи, чтобы запечатлеть одно из самых зрелищных явлений, происходящих на небе — полное солнечное затмение, которое должно было состояться 29 мая 1919 года.
Наблюдение за таким событием сегодня является обычным делом, но в 1919 году все было иначе: в технологическом плане мир все еще приходил в себя после Первой мировой войны, и ученые имели в своем арсенале весьма скудное научное оборудование для астрономических исследований. Кроме того, тогда еще не умели должным образом предсказывать погоду, и всегда существовала вероятность, что небо внезапно могут затянуть тучи.
Фото: Википедия / Астроном Артур Эддингтон
Все эти проблемы, несомненно, вызывали беспокойство у ученого, но, как считал Эддингтон, рискнуть стоило. Астроном был настроен решительно, поскольку полагал, что его наблюдения могут повлиять на научный прогресс: доказать или опровергнуть самую революционную научную идею XX века, выдвинутую немецким физиком Альбертом Эйнштейном: общую теорию относительности (ОТО).
В теории, которая была предложена Эйнштейном в 1915 году, утверждалось, что гравитация — это не сила притяжения, действующая между телами в космосе, как ранее объяснял Исаак Ньютон, а свойство пространства-времени: гравитация возникает тогда, когда окружающее пространство-время изгибается под массой какого-либо тела.
«В поддержку своей теории Эйнштейн использовал существующие астрономические наблюдения — например, аномалии на орбите Меркурия вокруг Солнца (речь идет об аномальном смещении перигелия Меркурия, обнаруженном в 1859 году. Это было первое в истории движение небесного тела, которое не подчинялось классической ньютоновской теории тяготения — прим.ред)”, — говорит Кэролин Кроуфорд из Института астрономии, Кембридж. — “Но это были косвенные доказательства. Необходим был конкретный факт, чтобы здесь и сейчас на примере показать, что теория Эйнштейна верна. Майское затмение 1919 года предоставило такую возможность».
Одним из любопытных предсказаний ОТО, было то, что вблизи Солнца свет звезд может искривляться. Как это проверить? Лишь наблюдая звезды возле диска светила, и сделать это возможно только когда солнечный свет не мешает, то есть во время полного солнечного затмения.
Эддингтон планировал получить несколько снимков определенного скопления звезд, а затем измерить на фотографиях видимое положение светил и сравнить его с положением тех же звезд на фотографиях, которые были сделаны за несколько месяцев до и после затмения, когда Солнце находилось в другой части неба.
Подтвердить или опровергнуть теорию Эйнштейна было очень просто: если положение звезд на фото смещается относительно положения звезд на ранних или поздних снимках того же участка неба, это будет означать, что масса Солнца вызывает искривление пространства и, соответственно, проходящих по нему лучей света. Если же ничего не изменится, значит, мысли Эйнштейна не верны.
Ученый был не единственным, кто 29 мая 1919 года хотел проверить правоту Эйнштейна. Вместе с ним за Солнцем наблюдала группа британских исследователей, только свое наблюдения она проводила за тысячи километров от Эддингтона — на севере Бразилии, в городе Собрал. Обе экспедиции были организованы Королевским астрономом Фрэнком Уотсоном Дайсоном, и изучали они звездное скопление Гиады в созвездии Тельца.
Астрономы прекрасно понимали, какие трудности могут им встретиться.
«Ньютоновская физика также предсказывает, что положения звезд может быть смещено во время затмения — но не сильно», — говорит Кроуфорд. — «Теория Эйнштейна предсказывала большее отклонение»
Эддингтон столкнулся сразу с двумя проблемами. Первая: если смещение будет обнаружено, как узнать, что конкретно его вызывает: ньютоновская физика или эйнштейновская? Согласно Ньютону, величина отклонения луча света, который проходит по касательной к поверхности Солнца, должна равняться, 0,8 угловых секунды, а по Эйнштейну — примерно 1,8 угловых секунды. Учитывая, что угловая секунда составляет 1/3600 градуса, такие чрезвычайно малые различия будет очень трудно обнаружить.
Вторая: окружающая среда на Принсипи. С одной стороны, борьба с животными:
Эддингтону и его помощнику постоянно приходилось отгонять обезьян, которые пытались украсть их оборудование. С другой — погода: в день затмения шел дождь, и ученые опасались, что наблюдений провести им не удастся. К вечеру тучи рассеялись, но местами над землей стоял туман, что несколько мешало фотосъемке.
Фото: Nature/ Прибор для наблюдений за солнечным затмением, который использовали астрономы в Бразилии, 1919 год
Эддингтону удалось сделать 16 снимков. Позже он увидел, что только на двух фотопластинках было запечатлено достаточное количество звезд, чтобы попытаться определить смещение. Расписание парохода заставило коллег покинуть Принсипи, и ученые так и не успели изучить фотоматериал на месте.
В Бразилии у другой группы астрономов дела шли не лучше. Хотя условия для наблюдения за затмением и были подходящими, все 19 снимков, которые были получены при помощи телескопа и фотопластинок, оказались не в фокусе: солнечный свет вызвал нагрев материала зеркала, что привело к его тепловому расширению и в результате произошло искажение. К счастью, у ученых был запасной телескоп, немного меньше первого. С его помощью им удалось сделать восемь снимков. Все они оказались удачными.
В августе 1919 года рабочие материалы первой и второй группы были тщательно изучены. Фотопластинки из Принсипи показали величину отклонения лучей света около 1,6 угловых секунд, из Бразилии — 1,98. Другими словами, предсказанное теорией Эйнштейна было подтверждено. 6 ноября того же года ученые презентовали одну из фотографий астрономов (ей суждено было стать судьбоносной) и выступили перед научным сообществом в Лондонском королевском обществе и буквально ошеломили присутствующих: теория гравитации Ньютона, просуществовавшая 200 лет, была свергнута со своего пьедестала, на ее смену пришла общая теория относительности.
Журналисты подхватили эту новость и стали выпускать статьи с “кричащими” заголовками: “Революция в науке: новая теория Вселенной”, “Идеи Ньютона о гравитации выбросили на помойку”, “Искривляя свет: теория Эйнштейна верна”.
С этого момента Эйнштейн, которого знали и уважали лишь в узких научных кругах, получил мировую известность, теперь его имя произносили во всех уголках земного шара.
Фото: F. W. Dyson, A. S. Eddington, and C. Davidson/ Снимок солнечного затмения из отчета Эддингтона, 1919 год. Сделан в Бразилии при помощи телескопа с диаметром зеркала 10 см и фокусным расстоянием 5,7 метра
Фотография солнечного затмения 1919 года, которая была представлена перед научным сообществом в Лондонском королевском обществе, положила начало так называемого “века гравитации”. Последующие наблюдения за другими солнечными затмениями также показали работоспособность теории Эйнштейна, а уже с 1990-х годов снимки, сделанные телескопом “Хаббл”, выявили еще большее искривление света мощными гравитационными полями.
ЭДДИНГТОН, ЭЙНШТЕЙН И ПЕРВАЯ МИРОВАЯ ВОЙНА
Артур Эддингтон был одним из немногих, кто поддерживал и защищал Общую теорию относительности.
Впервые ученый ознакомился с ней в 1915-1916 годах, тогда еще шла война, и копию ОТО доставили Эддингтону контрабандой (общаться на прямую ученые не могли: Эйнштейн жил в Германии, которая воевала с Великобританией). Вместе с Королевским астрономом Фрэнком Дайсоном молодой специалист начал строить планы о проверке теории. Таким образом в самый разгар Первой мировой войны двое из числа наиболее уважаемых астрономов Великобритании тайно замышляли испытать идеи “врага” — немецкого физика. (Это было время ненависти ко всему немецкому. Даже журнал «Nature» говорил о немецкой науке как о неполноценной).
Фото: Royal Astronomical Society/ Эйнштейн и Эддингтон в Кембриджской обсерватории, 1930 год
Планы Эддингтона и Дайсона чуть не разрушило правительство, отменив первому отсрочку от армии и призвав на военную службу — фронт требовал новых солдат. Эддингтон отказался брать оружие в руки, так как этого не позволяла его религия (он относился к протестантам-квакерам). Молодого человека ждал трибунал. Только прямое вмешательство Дайсона спасло Эддингтона. Дайсон ссылался на заслуги молодого человека в науке (работы о звездах и строении Вселенной) и утверждал, что больше пользы своей стране тот принесет не на фронте, а в обсерватории.
ИГРА СВЕТА: ПРАВДИВЫ ЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭДДИНГТОНА?
Некоторые ученые ставили под сомнения исследования Эддингтона и других астрономов, доказавших на практике ОТО.
«Конечно, он выбрасывал снимки, которые считал ошибочными, и, что интересно, на этих фотографиях, величина отклонения лучей света была ближе к предсказаниям Ньютона, чем Эйнштейна», — говорит Кроуфорд.
Значит, Эддингтон занимался фальсификацией? Или он просто не правильно все рассчитал?
По словам одних исследователей, небольшой обман мог иметь место во время проверки теории ОТО, другие, наоборот, утверждают, что подделки никакой нет. Например, в своей книге «Никакой тени сомнения» Даниэль Кеннефик развенчивает подобные обвинения, а в прошлом месяце в журнале «Nature» физик-теоретик Питер Коулз из Университета Мейнута в Ирландии выпустил статью, в которой рассказал, что полностью повторил наблюдения Эддингтона.
«Я не нашел никаких доказательств того, что Эддингтон обманщик и подделывал свои результаты, у меня все получилось, как и у него», — заявил Коулз.
Материал подготовил редактор интернет-издания «Северный маяк» Игорь Байдов. За основу материала была взята статья «100 years on: the picture that changed our view of the universe». Перепечатано с нашего сайта.
Найдены дубликаты
По-моему, @Programma.Boinc, — хуевый бот, тупо копирующий тексты. Вменяемый человек не будет делать пост, в котором в первых пяти абзацах повторяется пять раз, что снимку 102 года, и нормальный человек удаляет ссылки из текста на несуществующие картинки. Да, @Programma.Boinc, ?
Мужик на видео — препод от бога, респект.
Что характерно, журналисты уже тогда насиловали учёных.
Спасибо за пост. Видео с рассказом преподавателя про гравитацию суперское! Препод великолепно продемонстрировал возможное представление темной материи.
Подтвердить или опровергнуть теорию Эйнштейна было очень просто: если положение звезд на фото смещается относительно положения звезд на ранних или поздних снимках того же участка неба
Они же сравнивали со снимками за месяц до или после солнечного затмения. А как они учитывали движение планеты по орбите? Это ведь тоже бы дало смещение звезд на снимках.
Поразительно! Оказывается, если выбросить одни снимки, то можно доказать теорию Эйнштейна, а если выбросить другие — то опровергнуть. Если бы я так продавал сотовые телефоны, меня бы уволили. А им премии дают.
Всё, господа, вера в науку подорвана. 🙂
Вы же понимаете, что это не более, чем слухи? Эксперимент был успешно повторен — это первое, а второе — ОТО была доказана и в ходе других экспериментов.
Gaia обнаружил двенадцать крестов Эйнштейна
Gaia обнаружил двенадцать крестов Эйнштейна
Используя данные, собранные космическим телескопом Gaia, и алгоритмы машинного обучения, астрономы обнаружили двенадцать ранее неизвестных крестов Эйнштейна. Так называют оптический феномен, образующийся в результате эффекта гравитационного линзирования.
Крест Эйнштейна возникает в том случае, когда на линии зрения между далеким квазаром и Землей находится какой-то массивный объект (как правило, другая галактика). Ее гравитация отклоняет световые лучи, что в некоторых случаях приходит к тому, что изображение квазара учетверяется, образуя крест с галактикой-линзой в центре. Феномен называют в честь Эйнштейна, поскольку Общая теория относительности предсказала существование гравитационных линз и объяснила их природу.
Стоит отметить, что крест Эйнштейна является достаточно редким явлением. До недавнего времени астрономам было известно лишь около 50 подобных космических миражей. Таким образом, благодаря Gaia их количество увеличилось сразу на 25%.
Спросите Итана: почему учёные никогда не смогут найти точного решения общей теории относительности
В ньютоновской теории тяготения орбиты вращения вокруг отдельных крупных масс являются идеальными эллипсами. Но в общей теории относительности существует дополнительная прецессия за счёт кривизны пространства-времени, из-за чего орбиты со временем сдвигаются, иногда даже измеряемо. Орбита Меркурия прецессирует со скоростью 43″ в сто лет (1″ – это угловая секунда, 1/3600 градуса); меньшая из чёрных дыр OJ 287 прецессирует со скоростью 39° за 12 лет орбиты.
Сложно оценить всю революционность перехода от ньютоновской точки зрения на Вселенную к эйнштейновской. Согласно ньютоновским механике и тяготению, Вселенная полностью детерминирована. Если бы вы дали учёному массы, местоположение и импульсы всех и каждой частиц Вселенной, он смог бы определить, где будет находиться и что будет делать каждая частица в любой момент в будущем.
В теории уравнения Эйнштейна тоже детерминистские, и можно представить нечто похожее: если бы только вы знали массы, позиции и импульс каждой частицы Вселенной, вы могли бы вычислить что угодно, заглядывая сколь угодно далеко в будущее. Но если в ньютоновской вселенной мы можем записать уравнения, управляющие поведением частиц, во вселенной под управлением общей теории относительности (ОТО) мы даже и на это не способны. И вот, почему.
Закон всемирного тяготения Ньютона заменила ОТО Эйнштейна. Он полагался на концепцию мгновенного действия на расстоянии, и был весьма простым. Гравитационная константа G в уравнении, а также величины двух масс и расстояние между ними – вот все факторы, определяющие гравитационное взаимодействие. G есть и в теории Эйнштейна.
В ньютоновской вселенной каждый массивный объект действует с хорошо определяемой силой тяготения на каждый другой объект вселенной. Можно определить гравитационное взаимодействие между каждой парой существующих масс, а потом просто подсчитать ньютоновское тяготение. Эта сила также расскажет, как именно будет двигаться масса (поскольку F = ma), и так вы сможете определить эволюцию вселенной.
Но в ОТО эта задача куда как сложнее. Даже если бы вы обладали той же самой информацией – местоположением, массами и импульсами всех частиц – а также конкретной релятивистской системой отсчёта, в которой они определены, этого не хватило бы для описания эволюции вселенной. Структура величайшей теории Эйнштейна слишком сложна даже для этого.
Вместо пустой трёхмерной решётки размещение масс заставляет “прямые” линии изгибаться определённым образом. В ОТО пространство и время считаются непрерывными, но все формы энергии, в т.ч. масса, вносят свой вклад в кривизну пространства-времени. Если мы заменим Землю её более плотной версией, вплоть до появления сингулярности, деформация пространства-времени останется точно такой же; и только внутри самой Земли будут заметны отличия.
В ОТО движение и ускорение объекта определяет не суммарная сила, действующая на объект, а кривизна пространства (и пространства-времени). И это сразу становится проблемой, поскольку кривизну пространства определяет вся материя и энергия, имеющаяся во Вселенной, и в эту информацию входит куда как больше, чем просто позиции и импульсы массивных частиц.
В ОТО, в отличие от ньютоновской гравитации, взаимодействие всех масс также имеет значение: поскольку у него также есть энергия, оно также деформирует ткань пространства-времени. Если взять два массивных объекта, движущихся и ускоряющихся друг относительно друга, этот процесс также будет излучать гравитационные волны. Это излучение идёт не мгновенно, а распространяется наружу во все стороны со скоростью света. И этот фактор невероятно трудно учесть.
Гравитационные волны – это волны пространства-времени, и они распространяются в пространстве со скоростью света во всех направлениях. И хотя электромагнитные константы не появляются в уравнениях ОТО, скорость гравитации без сомнения равняется скорости света.
Если в ньютоновской вселенной вы с лёгкостью можете записать уравнения, управляющие любой системой, какую вы только можете представить, то даже этот шаг будет невероятно трудным во вселенной, управляемой ОТО. Поскольку так много всего влияет на искривление и эволюцию пространства во времени, мы часто даже не можем записать уравнения, описывающие форму простейшей, игрушечной модели вселенной.
Возможно, наиболее ярким примером будет простейшая, игрушечная модель вселенной: пустая, без материи и энергии, не меняющаяся во времени. Это вполне возможно, и этот особый случай даёт нам старую добрую и простую особую теорию относительности и плоское евклидово пространство. Это простейший и наименее интересный случай из возможных.
Плоское пустое пространство без материи, энергии и кривизны. За исключением небольших квантовых флуктуаций, пространство в инфляционной Вселенной становится таким, невероятно плоским, только не на двумерной плоскости, а в трёхмерном пространстве. Пространство растягивается, уплощаясь, и частицы быстро разбегаются.
Сделаем шаг в сторону усложнения: возьмём точечную массу и поместим её куда-нибудь во вселенной. И внезапно пространство-время становится чрезвычайно сложным.
Вместо плоского евклидового пространства мы получим искривлённое пространство, вне зависимости от того, насколько далеко мы отойдём от массы. А чем ближе мы будем подходить, тем быстрее пространство будет “стекать” по направлению к местоположению этой точечной массы. Мы обнаружим определённое расстояние, на котором мы найдём горизонт событий: точку невозврата, откуда нельзя сбежать, даже двигаясь со скоростью, сколь угодно близкой к скорости света.
Пространство-время гораздо сложнее пустого пространства, а мы всего лишь добавили одну массу. И это было первое точное нетривиальное решение, открытое для ОТО: формула Шварцшильда, соответствующая невращающейся чёрной дыре.
Как внутри, так и снаружи горизонта событий шварцшильдовской чёрной дыры пространство течёт как травалатор или водопад. На горизонте событий, даже если вы будете бежать (или плыть) со скоростью света, поток пространства-времени преодолеть не получится, и он затянет вас в сингулярность в центре. Снаружи горизонта событий другие силы (например, электромагнетизм) часто могут справиться с гравитационным притяжением, и заставить даже падающую внутрь материю убежать.
За последнее столетие было найдено множество других точных решений, но они оказались незначительно сложнее. Среди них:
• Решения для идеальной жидкости, где энергия, импульс, давление и напряжение жидкости определяют пространство-время.
• Электровакуумные решения, где могут существовать гравитационное, электрическое и магнитное поля (но не массы, электрические заряды или токи).
• Решения со скалярными полями, включающими космологическую константу, тёмную энергию, инфляционные варианты пространства-времени, и модели космологической квинтэссенции.
• Решения с одной вращающейся точечной массой (Керр), заряженной (Рейснер-Нордстром) или вращающейся и заряженной (Керр-Ньюман).
• Жидкостные решения с точечной массой (пространство Шварцшильда-де Ситтера).
Вы могли заметить, что эти решения чрезвычайно просты, и среди них нет простейшей гравитационной системы, которую мы постоянно рассматриваем: Вселенную, в которой две массы гравитационно связаны друг с другом.
ОТО подвергали научным испытаниям бессчётное множество раз и накладывали на неё самые строгие ограничения из всех, использованных человеком. Первым решением Эйнштейна было вычисление ограничения слабого гравитационного поля вокруг единственной массы, такой, как Солнце; он применил эти результаты к нашей Солнечной системе с потрясающим успехом. Эту орбиту можно рассматривать так, будто Земля (или любая другая планета) в свободном падении движется вокруг Солнца по прямой линии в своей системе отсчёта. Все массы и источники энергии вносят вклад в кривизну пространства-времени, однако мы можем вычислить орбиту Земли и Солнца лишь приблизительно.
Эту задачу – задачу двух тел в ОТО – нельзя решить точно. Не существует точного аналитического решения для пространства-времени, содержащего более одной массы, и считается, что такое решение нельзя найти (хотя это пока, насколько мне известно, не доказано).
Мы лишь можем делать предположения, и либо делать определённые приближения к точному результату (постньютоновский формализм) или изучать определённую форму задачи и пытаться решить её численно. Развитие науки численной относительности, особенно начиная с 1990-х, позволило астрофизикам подсчитать и определить образцы различных типов гравитационных волн Вселенной, включая приблизительные решения задачи для слияния двух чёрных дыр. И любая фиксация волн на LIGO или Virgo возможна благодаря наличию этих теоретических работ.
Волновой гравитационный сигнал первой пары обнаруженных коллаборацией LIGO сливающихся чёрных дыр. Невероятно, насколько хорошо совпадают сырые данные и теоретические шаблоны, демонстрирующие нам волновую последовательность. Для получения теоретических шаблонов потребовалось невероятное развитие численной относительности.
Учитывая всё это, существует огромное количество задач, которые мы можем хотя бы приблизительно решить, пользуясь тем поведением или теми решениями, которые мы можем понять. Мы можем описать происходящее в негомогенной части Вселенной, остальная часть которой является гладкой и заполненной жидкостью, чтобы узнать, каким образом растут регионы с повышенной плотностью и сжимаются регионы с пониженной плотностью.
Мы можем понять, как поведение решаемой системы отличается от ньютоновской гравитации, а потом применить эти уточнения к более сложной системе, которую, возможно, нельзя решить в лоб.
Или мы можем разработать новые численные методы для решения проблем, неприступных с теоретической точки зрения; такой подход имеет право на жизнь, пока гравитационные поля относительно слабы (пока мы не приближаемся слишком близко к слишком большой массе).
В ньютоновском представлении о гравитации пространство и время – абсолютные и фиксированные величины. В представлении эйнштейновского пространства-времени – это единая объединённая структура, в которой неразрывно переплетаются три пространственных и одно временное измерение.
И всё же ОТО бросает нам несколько уникальных вызовов, отсутствующих в ньютоновской вселенной. Факты таковы:
• Кривизна пространства постоянно меняется.
• У каждой массы есть своя энергия, также меняющая кривизну пространства-времени.
• Движущиеся через искривлённое пространство объекты взаимодействуют с ним и испускают гравитационное излучение.
• Все появляющиеся гравитационные сигналы всегда движутся со скоростью света.
• Скорость объекта относительно любого другого объекта приводит к релятивистской трансформации (сжатие длины, растяжение времени), которую необходимо учитывать.
Учтя всё это, в большей части вариантов пространства-времени, которые вы сможете придумать, даже в относительно простых, описывающие их уравнения получатся настолько сложными, что мы не сможем найти их решений.
Анимация реакции пространства-времени на движение массы показывает, что пространство-время – это не просто некий лист ткани; всё пространство целиком искривляется в присутствии материи и энергии. При этом пространство-время можно описать полностью, учитывая не только положение массивного объекта, но и его движение во времени. Силы, действующие на объект, движущийся сквозь Вселенную, определяются как его текущим местоположением, так и историей его перемещения.
Один из наиболее ценных жизненных уроков я получил в первый день первого математического курса в колледже, где мы изучали дифференциальные уравнения. Профессор сказал нам: “Большую часть существующих дифференциальных уравнений решить нельзя. Большую часть дифференциальных уравнений, которые можно решить, вы решить не сможете”. Такова и ОТО – набор спаренных дифференциальных уравнений, и сложности, с которыми сталкиваются все, её изучающие.
Мы даже не можем записать уравнения поля Эйнштейна. Описывающие большую часть вариантов пространства-времени или большую часть вселенных, которые мы можем себе представить. А большинство из тех, что мы можем записать, мы не можем решить. А большинство из тех, что мы можем решить, не можем решить ни я, ни вы, и ни кто-либо ещё. Однако мы можем работать с приближениями, позволяющие нам получать осмысленные предсказания и описания. И в целом это наибольшее приближение к истине, достигнутое кем-либо – хотя путь до цели ещё очень долгий. И пусть мы не будем сдаваться, пока не дойдём до неё.
От моста Эйнштейна-Розена до трубы Красникова. Сложности «Кротовых нор»
«Кротовые норы» (английский эквивалент названия – wormholes, или червоточины) – самые интригующие объекты Вселенной, о существовании которых спорят ученые. Это конфигурации пространства-времени в виде своеобразных тоннелей между удаленными областями нашей Вселенной или даже между разными вселенными.
В новом ролике астроном Кирилл Масленников расскажет об этом странном явлении, о том как развивалось представление ученых о «кротовых норах» и какую теорию выдвинул Сергей Красников.
Для тех кто интересовался этой темой: да, в ролике будет классический пример с листком бумаги, но будет и что-то новое, например несколько слов о трубе Красникова.
01:00 Автор названия «Wormhole»
01:50 Сильный и слабый антропный принцип
04:25 Вся Вселенная на бумаге
05:58 Мост Эйнштейна-Розена, 1935 г. Нарушение принципа причинности.
06:25 Проходимые и непроходимые кротовые норы
07:16 Доказательство Сергея Красникова и подтверждение путешествия во времени.
08:15 Как можно наблюдать «кротовую нору».
Какой формы Вселенная?
Тысячи лет назад люди были убеждены, что плоская Земля — это центр Вселенной, а небесный свод — это твёрдая полусфера. Сегодня очевидно, что это не так, но учёные до сих пор не определили форму нашей Вселенной! Есть лишь предположения: она может быть как бесконечной, так и иметь замысловатую форму и даже… быть конечной!
Подробно о геометрии мы поговорим когда-нибудь потом. А пока, порассуждаем о конечности Вселенной и о том, как мы могли бы это доказать
Разумеется, конечность не предполагает наличия у космоса края, в который можно сделать тык. Например, поверхность нашей планеты — конечна, но края, если по ней ходить нет: выйти за пределы сферы, перемещаясь по ней не получится. Ага, так можно предположить первый способ доказательства конечности Вселенной!
Обойти космос вокруг
Можно отправить космонавта лететь в одном направлении точно по прямой. Если после долгого полёта ракета вернётся в ту же точку при том, что она никуда не отклонялась, станет ясно: наша Вселенная конечна!
Думать о таком немного больно для мозга. Поэтому давайте понизим размерность наших рассуждений и будем говорить не о привычном нам 3-мерном мире, а о 2-мерном измерении. Например, таком, в котором живёт Пакман!
Вселенная Пакмана действительно конечна: если он перейдёт за левый край, он выйдет справа. Для взгляда из трёхмерного мира перемещения Пакмана просты, как waka-waka, но для самого существа осознать конечность его мира было бы непросто! Во-первых, потому что за ним бегает толпа призраков, а во-вторых, представьте взгляд на игровую поверхность с его стороны. Он не видит свою телепортацию на другую сторону доски, для него это выглядит, как постоянное движение вперёд. Для самого Пакмана это бесконечный мир с кучей стен и множеством комнат с призраками!
Опять же, мысля в 3D, легко понять, какую форму на самом деле имеет мир Пакмана — это цилиндр. Чуть посложнее форма мира в игре «Змейка». Возьмите лист бумаги, соедините его верх и низ, а затем боковые стороны. Тогда легко понять, что змейка старается не укусить свой хвост на поверхности бублика — тора
Так почему бы и нашей Вселенной не быть какой-нибудь конечной формы? Например, четырёхмерного тора? Вот так выглядят его проекции на трёхмерное пространство
Ладно, мы договорились не делать мозгу больно 🙂 Как же ещё можно было бы доказать конечность Вселенной, не обходя её целиком?
Увидеть непривычную геометрию
Сумма углов в треугольнике равна 180 градусам, а отношение длины окружности к её диаметру — есть число Пи. Это кажется нам верным и очевидным, но даже в нашем мире это не всегда так
Представьте себя стоящим на полюсе нашей планеты. Пройдя по прямой до экватора и повернув на 90 градусов, вы начали бы шагать вдоль него. Прогуляйтесь вдоль экватора, вновь поверните на 90 градусов к полюсу, с которого начинали и двигайтесь к нему. Вы вернётесь в точку старта. Движение происходило по треугольнику, верно? Три прямые линии движения. Но cумма углов в треугольнике будет больше 180 градусов!
Вывести привычное нам со школы правило не смогли бы в своих мирах и Пакман со змейкой. А если поверхность изогнута в другую сторону (не выпукла, а словно бы вогнута, как последняя фигура на 1 картинке), то сумма углов треугольника будет меньше 180 градусов. Так точно измерив углы между тремя далёкими точками в нашей Вселенной, мы смогли бы сказать кое-что о её форме! А для достаточно больших окружностей может нарушиться и правило получения числа Пи
Надуть пузырь из жвачки
Если ваш мозг ещё держится ножками на месте (ручек у него, кстати, нет), давайте добьём его способом доказательства конечности Вселенной, предложенным Эйнштейном
Представьте, что вы находитесь внутри пузыря, который начинаете раздувать во все стороны вокруг себя. Сначала площадь образованной сферы становится всё больше и больше. Но если с определённого момента при раздувании она начинает уменьшаться, а затем постепенно стянется в точку, наша Вселенная конечна!
Можно поставить эксперимент и по другому. Если взять бильярдный шар и начать закрашивать его краской слой за слоем, то его поверхность будет всё сильнее увеличиваться и уплощаться. Если же в один момент, она начнёт становиться вогнутой, а затем станет сжиматься со всех сторон вокруг незадачливого маляра-экспериментатора, это докажет конечность Вселенной. Здорово Эйнштейн придумал, правда?
Чтобы было проще это понять, давайте снова представим мир змейки. Если она вдруг решит не съесть яблоко, а покрасить его со всех сторон, то его площадь увеличится. Слой за слоем, площадь яблока будет всё возрастать. Однажды яблоко достигнет «края» Вселенной и выйдет с другой стороны. Змейка окажется не снаружи яблока, а словно бы внутри, окружаемая его стенками!
Как говорил Лев Ландау (у которого сегодня, кстати, был бы день рождения):
Величайшее достижение человеческого гения заключается в том, что человек может понять то, что он уже не в состоянии представить себе
Размер Вселенной Часть 3 | Темное будущее
Продолжаем серию постов о размере Вселенной и исследованиях проводимых в этой области.
Предыдущие части:
Пролог
Часть 1 | Погружение в историю
Есть несколько основных сценариев, по которым будет происходить дальнейшая эволюция Вселенной. Естественно, процесс расширения будет происходить и дальше, поэтому если он будет достаточно равномерен, то энергия рано или поздно будет исчерпана, что, согласно предсказаниям ученых, приведет к тепловой смерти.
Другой вариант – Большой Разрыв, то есть распад всего, что уже было создано в результате Большого Взрыва. Это произойдет при ускорении расширения Вселенной.
Также есть сценарий, предполагающий так называемое Большое Сжатие, которое произойдет, если расширение замедлится, а затем и вовсе сойдет на нет.
Как именно все произойдет, не знает никто. Есть лишь некоторые догадки, гипотезы и теории, а известным остается только одно: время определенно покажет, как дальше будет развиваться наша Вселенная.
Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.
Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь
На поверхности гиперсферы.
Точно также космический странник, преодолевая Вселенную Эйнштейна на звездолёте, может вернуться обратно на Землю. Только на этот раз странник будет двигаться не по двумерной поверхности сферы, а по трёхмерной поверхности гиперсферы. Это означает, что Вселенная имеет конечный объём, а значит и конечное число звёзд и массу. Однако ни границ, ни какого-либо центра у Вселенной не существует
К таким выводам Эйнштейн пришёл, связав в своей знаменитой теории пространство, время и гравитацию. До него эти понятия считались обособленными, отчего и пространство Вселенной было сугубо евклидовым. Эйнштейн доказал, что само тяготение является искривлением пространства-времени. Это в корне меняло ранние представления о природе Вселенной, основанной на классической ньютоновской механике и евклидовой геометрии
Даже сам первооткрыватель «новой Вселенной» не был чужд заблуждений. Эйнштейн хоть и ограничил Вселенную в пространстве, он продолжал считать её статичной. Согласно его модели, Вселенная была и остаётся вечной, и её размер всегда остаётся неизменным. В 1922 году советский физик Александр Фридман существенно дополнил эту модель. Согласно его расчётам, Вселенная вовсе не статична. Она может расширяться или сжиматься со временем. Примечательно то, Фридман пришёл к такой модели, основываясь на всё той же теории относительности. Он сумел более корректно применить эту теорию, минуя космологическую постоянную.
Альберт Эйнштейн не сразу принял такую «поправку». На помощь этой новой модели пришло, упомянутое ранее открытие Хаббла. Разбегание галактик бесспорно доказывало факт расширения Вселенной. Так Эйнштейну пришлось признать свою ошибку. Теперь Вселенная имела определённый возраст, который строго зависит от постоянной Хаббла, характеризующей скорость её расширения.
По мере того, как учёные пытались решить этот вопрос, были открыты многие другие важнейшие составляющие Вселенной и разработаны различные её модели. Так в 1948 году Георгий Гамов ввёл гипотезу «о горячей Вселенной», которая в последствие превратится в теорию большого взрыва. Открытие в 1965 году реликтового излучения подтвердило его догадки. Теперь астрономы могли наблюдать свет, дошедший с того момента, когда Вселенная стала прозрачна.
Тёмная материя, предсказанная в 1932 году Фрицом Цвикки, получила своё подтверждение в 1975 году. Тёмная материя фактически объясняет само существование галактик, галактических скоплений и самой Вселенской структуры в целом. Так учёные узнали, что большая часть массы Вселенной и вовсе невидима.
Наконец, в 1998 в ходе исследования расстояния до сверхновых типа Ia было открыто, что Вселенная расширяется с ускорением. Этот очередной поворотный момент в науке породил современное понимание о природе Вселенной. Введённый Эйнштейном и опровергнутый Фридманом космологический коэффициент снова нашёл своё место в модели Вселенной. Наличие космологического коэффициента (космологической постоянной) объясняет её ускоренное расширение. Для объяснения наличия космологической постоянной было введено понятия тёмной энергии – гипотетическое поле, содержащее большую часть массы Вселенной
(Из чего состоит Вселенная)
Спасибо за внимание.
В следующей части мы рассмотрим современное представление о размере наблюдаемой Вселенной.
Источник 1
Источник 2
Источник 3
Самая красивая теория
«Альфред, она вращается», — пробормотал Рой Керр, новозеландский физик, которому было без малого тридцать лет. Пробираясь сквозь математические тернии, он закуривал сигарету одну за другой. Его научный руководитель Альфред Шильд всё это время сидел и наблюдал за работой учёного в недавно построенном центре изучения Теории относительности в Университете Техаса. Теперь, нарушив молчание, Керр сложил карандаш. Он был в поисках нового решения уравнений общей теории относительности, и, наконец, он смог разглядеть в куче цифр и символов точное описание того, как пространство–время, — четырёхмерная универсальная ткань, которая описана в этих уравнениях, — может быть обёрнута во вращающийся шар. Он нашёл, что искал.
Когда это произошло в 1962 году, общая теория относительности была в ходу уже почти полвека. К ней было принято относится как к величайшему интеллектуальному достижению человечества. Но с ней был также связан и некоторого рода интеллектуальный застой. С математической точки зрения она была обременительной и применялась в основном к простым моделям, имеющим небольшое сходство с реальным миром, и, таким образом, применялись не столь широко. Аналитическое решение Керра изменило эту ситуацию. Учитывая, что практически всё во Вселенной является частью системы, которая вращается с той или иной скоростью, новое решение было более актуальным в условиях реального мира, или, скорее того, что лежит за его пределами, что–то, чего не хватало другим научным работам в этой области. Оно предоставило науке теоретическую основу для понимания причудливого явления, которое вскоре завладело умами общественности — чёрных дыр.
Теория относительности впервые была представлена в Прусской академии наук в течение курса из четырёх лекций в ноябре 1915 года. Работа была опубликована 2 декабря того же года. По началу теория объясняла на удивление мало, в отличие от квантовой теории, единственного сопоставимого по размаху научного прорыва в физике XX века, она не анализировала вопросы, наиболее актуальные для учёных в те годы. Тем не менее, теория была быстро и широко принята, не в последнюю очередь, благодаря чистой красоте своего математического выражения. Вот уже сто лет ни одно обсуждение эстетики научных теорий не обходится без упоминания общей теории относительности.
Когда притяжение подводит
Сегодня особая привлекательность теории выходит за рамки её элегантности. Она обеспечивает теоретическую базу чудесам современной космологии — от чёрных дыр до Большого взрыва. Эти уравнения недавно оказались полезными в описании земных процессов. И, возможно, эта теория всё ещё таит в себе секреты: ведутся масштабные эксперименты, чтобы проверить, как будет работать теория в наиболее экстремальных физических условиях, встречающихся во Вселенной.
Теория построена на идеях первой теории относительности Эйнштейна, «специальной теории», которая была одним из трёх открытий, принёсших ему блестящую репутацию в 1905 году. Теория резко опровергала традиционное описание мира с точки зрения абсолютного пространства–времени в пользу четырёхмерного пространства (трёх пространственных измерений и одного временного). В условиях такого пространства–времени наблюдатели, двигающиеся с разной скоростью, получают разные результаты при измерении протяженности и длительности, например, часовая стрелка двигающаяся быстро по отношению к неподвижному наблюдателю, будет показывать время медленнее, чем застывшая. Только скорость света, С, о которой условились все учёные (и которая играет важную роль в формуле, связывающей массу и энергию E=mc ^ 2 ), осталась неизменной.
Специальная теория относительности могла применяться только в случаях, когда наблюдатели двигаются с постоянной скоростью по прямой. Эйнштейн знал, что общей теории относительности придётся иметь дело и с ускорениями. Ей также необходимо согласовываться с ньютоновской теорией тяготения, которая основывается на абсолютном пространстве, при этом вообще не учитывает время, и, как было принято считать, действует не со скоростью света, а мгновенно.
Эйнштейн разработал все свои представления об относительности с помощью «мысленных экспериментов»: точных воображаемых расчётов имитированных состояний. В 1907 один из таких экспериментов натолкнул его, как он позже сказал, на «самую счастливую мысль»: человек, падая с крыши, не ощущает собственного веса. Объекты в свободном падении не испытывают притяжения. Но изогнутые траектории, не важно, бейсбольного мяча или планеты, казалось, косвенно указывали на что–то вроде давления или тяги. Если бейсбольный мяч или планета, как и человек, падающий с крыши, не испытывают давления или тяги, то почему тогда они не падают по прямой линии?
Главное великолепие общей теории относительности заключается в последующем утверждении Эйнштейна, что в действительности предметы падают по прямой. Предметы в свободном падении, как лучи света, следуют по прямой траектории в пространстве–времени, которое, в свою очередь искривлено массой. Притяжение является не силой, а искажением пространства–времени. Как это выразил спустя несколько десятилетий физик Джон Уилер, известный своими красноречивыит высказыванияит о сложностях науки: «Материя говорит пространству–времени как изогнуться, а искривлённое пространство говорит материи как двигаться».
Проблема заключалась в том, что, чтобы построить теорию на этом осознании, ему нужно было суметь описать её в искаженном четырёхмерном пространстве–времени. Ни Евклидова геометрия, которую использовал Ньютон, ни все остальные разделы науки для этого не годились, требовалась принципиально отличная и гораздо более сложная математика. Макс Планк, физик, совершивший революцию в квантовой механике, считал, что Эйнштейн столкнулся с непреодолимым препятствием. «Мой долг тебя отговорить, — написал он Эйнштейну в 1913 году, — Во первых у тебя ничего не выйдет, а даже, если и выйдет, тебе всё равно никто не поверит».
Эйнштейну повезло: его старый университетский приятель Марсель Гроссман был экспертом в области Римановой геометрии, чистой математики, созданной специально для описания изогнутых многомерных поверхностей. На момент своих лекций в 1915 году Эйнштейн, применяя этот неортодоксальный раздел геометрии, выразил свою великую мысль с помощью элегантных исчерпывающих уравнений, благодаря которым она прославилась.
Прямо перед тем, как провести четвертую лекцию 25 ноября, Эйнштейн осознал, что может представить нечто большее, чем просто мысленные эксперименты и уравнения. Астрономам было давно известно, что ближайшая к Солнцу точка на орбите Меркурия изменила своё положение таким образом, который не поддавался объяснению по теории Ньютона. В 1840 учёные объяснили аномалии в орбите Урана наличием внешней планеты: последующее открытие Нептуна провозгласили величайшим подтверждением закона Ньютона. Но попытки объяснить непонятное поведение Меркурия не открытой планетой оказались тщетными.
Эйнштейн убедился, что искривлённость пространства–времени вблизи Солнца полностью объясняет поведение Меркурия. Во время лекций он привёл это в качестве единственный примера, которому, в отличии от общей теории относительности, традиционная наука не могла дать объяснение. Британский королевский астроном Мартин Рис относится к тем, кто считает, что доказательства не имели никакого значения для развития теории: «Эйнштейн — выдающийся учёный, потому что он не руководствовался таинственными явлениями, которые не мог объяснить». Он полагался только на своё осознание того, чем в действительности является гравитация, а также на красоту математики, которая требовалась, чтобы описать это понимание.
После того, как теория была опубликована, Эйнштейн принялся искать способы проверить её с помощью наблюдений. Одно из таких наблюдений заключалось в сравнении расположения звёзд, находящихся в той же части неба, что и Солнце во время солнечного затмения, с их расположением в остальных случаях. Лучи света, как и всё в свободном падении, проходят по прямой траектории в пространстве–времени. Но из–за того, что масса Солнца искривляет это пространство–время, расположение звёзд, как казалось, изменяется, когда лучи огибают Солнце.
В 1919 году знаменитый британский астроном Артур Эддингтон объявил, что наблюдение солнечного затмения с острова Принсипи в Атлантическом океане подтвердили искажение, предсказанное Эйнштейном. «Огни небесных светил искривлены», — гласил заголовок Нью–Йорк Таймс, с осторожностью добавляя: «Причин для беспокойства нет». Эйнштейн обрадовался новостям, хотя он был столь уверен в правильности своей теории, что не капли не беспокоился. На вопрос, что бы он делал, если бы результаты Эддингтона оказались иными, он ответил: «Тогда я посочувствовал бы Господу — теория верна!»
Что же касается остальных, то результаты Эддингтона так или иначе отбросили большинство их сомнений, связанных общей теорией относительности. Но при всём этом теория не стала ведущей. Для начала её было просто сложно понять. На одном публичном мероприятии Эддингтона на мгновение смутили предположением, что он «должно быть один из трёх человек на всём свете, кому понятна общая теория относительности». Когда молчание было приняли за скромность, он ответил: «Напротив, я пытаюсь понять, кто третий!»
Теория общей относительности в какой–то степени даже казалась неуместной. Квантовая революция, которую начал Планк, и, в которую Эйнштейн внёс большой вклад в одной из своих грандиозных работ в 1905 году, вынашивала в себе удивительный плод. Она находилась в центре внимания физиков наряду с цветущим пониманием атомного ядра. Специальная теория относительности играла важную роль в их общем интересе, так как её самое знаменитое выражение, E=mc 2, предоставило систему измерений энергии, содержащейся в атомном ядре, в то время как общая теория относительности не имела для этого ни какого значения.
Она предлагала способ задавать вопросы не о том, что находится во Вселенной, а о структуре всей Вселенной в целом. Некоторые решения уравнения указывали на то, что Вселенная расширяется, а некоторые говорили, что она сжимается. Это стало предметом напряженных споров между Эйнштейном и Виллем Де Ситтером, голландским физиком, который нашёл одно из решений, указывающих на расширение Вселенной. Эйнштейну хотелось, чтобы Вселенная была статичной, поэтому в 1917 году к своему уравнению он добавил «космологическую постоянную», которая фиксировала заданный размер для Вселенной.
Какого же было всеобщее смущение, когда в 1929 году американский астроном выдвинул убедительные доказательства того, что Вселенная действительно расширяется. Эдвин Хаббл измерил цвет света, исходящего от удалённых галактик, для того, чтобы изучить их движение. Приближаясь к Земле, этот свет становится более голубым, а свет удаляющихся объектов выглядел краснее. Хаббл установил, что в среднем, чем удалённее галактика, тем краснее становится её свет, и чем дальше удалялись объекты, тем быстрее они это делали. Эти изменения были доказательством, говорящем в пользу расширяющейся Вселенной, которые убедили Эйнштейна отказаться от космологической постоянной, которую учёный позже назвал «величайшей ошибкой своей жизни».
В теории были и другие выводы, которые её автор изначально проигнорировал. В1930–х физики–ядерщики установили, что энергия звёзд вырабатывается в результате ядерных реакций, и, когда для этих реакций не остаётся топливного материала, звёзды взрываются. Так, звезда на подобии Солнца может превратиться в «белого карлика» размером приблизительно с Землю. Большие звёзды превращаются в «нейтронные звёзды», плотные как атомное ядро с диаметром всего в 20 км. А очень крупные звёзды эволюционируют в нечто, у чего нет ни длины, ни ширины, ни глубины: есть лишь бесконечная плотность — сингулярность.
Присутствие сингулярностей в теории крайне неприятно для людей с математическим складом ума, так как оно, как правило, свидетельствуют об ошибке. Эйнштейну не хотелось, чтобы они были в его Вселенной, поэтому в 1939 году он опубликовал научную работу, в которой пытался доказать, что сжатие гигантской звёзды прекращается прежде, чем позволить образоваться сингулярности. Роберт Опенгеймер, выдающийся молодой физик из университета Беркли воспользовался той же релятивистской физикой, чтобы опровергнуть предположение великого учёного и доказать, что подобный коллапс возможен и что он искажает пространство–время так сильно, что в результате образуются области, которые не может покинуть ни свет, ни что–либо ещё — чёрные дыры.
Работа Опенгеймера была опубликована в день, когда Германия вторглась на территорию Польши, что приостановило спор между учёными. За месяц до этого Эйнштейн написал Рузвельту письмо–предостережение об использовании ядерной физики в военных целях, и Опенгеймера будут помнить именно за последствия такого использования, а не за чёрные дыры.
Отчасти из–за успеха, которым пользовались у государства достижения Опенгеймера, в послевоенные годы физические исследования процветали. Благодаря одному из направлений в этой области, радиоастрономии, учёные сделали множество открытий о космосе, которые были бы невозможны с наблюдениями, использующими свет. Среди этих открытий были источники радиоволн, которые одновременно казались небольшими, поразительно мощными, и, судя по их красным смещениям, феноменально удалёнными. Астрономы прозвали их квазарами, пытаясь понять, что могло продуцировать радиосигнал мощью миллиарда звёзд при размере не больше Солнечной системы.
Ответ на этот вопрос представил Рой Керр в своём решении общей теории относительности, назвав источником вращающуюся сверхмассивную чёрную дыру. Её вращение создаёт область прямо за пределами «горизонта событий», точки невозврата для света и всего остального, где материя, попадающая внутрь, раскручивается до невообразимой скорости. Часть этой материи выбрасывает струёй вдоль оси вращения, образуя столп, замеченный при радионаблюдении квазаров.
Источник