Релятивистская модель вселенной кратко

Обновлено: 30.06.2024

Что такое наблюдаемый материальный мир и где его физическая граница? Если вы думаете, что это философский или высоконаучный вопрос вы лукавите сами с собой. Каждый из нас задумывался над этим, хотя бы применительно к себе самому и собственным ощущениям.

Мы каждый день видим реальность. Наша квартира, улица, планета, галактика Млечный Путь, все это элементы большого дома - нашей Вселенной. Мы видим это каждый день, но вот понимаем ли мы истинную суть этой реальности и ее настоящий размер?

Что-же это такое – окружающий нас физический мир и наша Вселенная?

В этой статье мы не просто попробуем найти ответ, мы заглянем под подкладку научной парадигмы. Используя господствующие теории посмотрим на наш мир и наши знания о нем с предельной четкостью определив границу познания для современной научной модели. Поймем , почему ученые не уверены в полной адекватности современной доктрины.

Но и это еще не все…

Писать о том, что уже создано и хорошо известно довольно просто. Намного сложней находить не озвученные ранее решения и свежие идеи .

Экскурсию в научный мир будущего

Наш космический дом в деталях

Изначально все началось из одной точки и Большого взрыва физического вакуума , в результате которого появилась наблюдаемая материя и трехмерное пространство. При этом возраст Вселенной составляет приблизительно 13.8 миллиарда лет .

Самый удаленный физический объект, который мы можем наблюдать - галактика GN-z11 . Это небольшое скопление молодых звезд значительно меньше нашей галактики Млечный Путь . Свет от этой удаленной звёздной группы путешествовал до нас в течение 13.4 миллиарда лет . Мы видим галактику GN-z11 , такой, какой она была почти сразу после Большого взрыва и рождения нашей Вселенной.

Где граница нашего мира?

По факту галактика GN-z11 это и есть граница наблюдаемой реальности. Есть еще понятие космологический горизонт, до которого по мнению ученых 46.5 млрд световых лет. Что находиться дальше, за пределами нашей Метагалактики мы не знаем .

Существует предположение что там могут быть другие вселенные , которые так-же как и наша расширяются или сжимаются после фазовых переходов физического вакуума наподобие нашего Большого взрыва .

Если это так, то за пределами видимого трехмерного пространства должны быть другие миры или параллельные вселенные , которые вместе с нашей входят в состав предполагаемой мультивселенной . Ученые утверждают, что человечество в обозримом будущем не сможет не только проверить факт существования других вселенных , но и добраться до границы наблюдаемого трехмерного мира .

Подытожим

Говоря кратко, наша наука утверждает, что наблюдаемая Вселенная — это трехмерная сфера диаметром приблизительно 93 миллиарда световых лет с материей внутри. Возможно эта сфера не одна и рядом с нами есть другие пузыри вселенных, которые при этом никак не связаны друг с другом. Таким образом ученые представляют гипотетическую конструкцию мультивселенной.

Все на первый взгляд логично, но что, если мы ошибаемся?

Возможно, мы, как и наши предки, верившие в то, что Земля плоская, зря доверяем нашему опыту и восприятию, когда строим модель мультивселенной на основе наблюдаемого трехмерного пространства.

Подумайте , почему, когда мы говорим о других вселенных мы представляем множество пространственных пузырей?

Все дело в стереотипе геометрического восприятия реальности, который очень хорошо виден в тот момент, когда мы пытаемся визуализировать границу нашего трехмерного мира.

Но что, если это заблуждение. Давайте попробуем вырваться за пределы врожденного стереотипа?

Возможно, мультивселенную вообще нельзя представить в виде трехмерного образа . Но это совсем не значит, что ее нельзя описать и понять в принципе.

Наша наука не предлагает нам альтернативной негеометрической концепции мультивселенной, но это не беда, сделаем это сами.

Прямо тут и сейчас!

Мы можем описать основные элементы негеометрической модели мультивселенной, построив ее на фундаменте копенгагенской интерпретации квантовой механики и СТО (специальной теории относительности) с одновременным строгим соблюдением принципа Коперника.

При этом мы попробуем немного модернизировать ОТО ( общую теорию относительности ) оставив в ней принцип равенства гравитационной и инертной массы и отказавшись от кривизны пространства-времени (девиаций геодезических линий).

Релятивистская мультивселенная – модель физической реальности, в которой наша Вселенная - маленький фрагмент большой системы.

Парадокс в том, что последние годы наука стоит буквально на пороге новой модели и для того, чтобы увидеть контуры релятивистской мультивселенной нам не нужны дополнительные факты и открытия . Все что потребуется, это взглянуть на основные положения современной естественно-научной доктрины с нового ракурса .

Главное — это движение!

Основа релятивистской механики - скорость (количество движения) определяет все видимые параметры физической реальности.

Не будем противоречить этой идее и представим ее как основу и центральную ось всей модели мультивселенной.

В таком случае скорость (количество движения), становится определяющим фактором для физических параметров не только в нашей трехмерной Вселенной, но и во всем мире мультивселенной.

Первый постулат (СТО) специальной теории относительности – принцип относительности Эйнштейна (зависимость физических параметров от скорости) остается в силе и без изменений . Более того, исходя из принципа единства законов природы мы можем допустить действие этого постулата не только в наблюдаемой трехмерной Вселенной , но и во всей мультивселенной в целом .

Сформулируем первое положение для концепции релятивистской мультивселенной :

Граница нашей вселенной — это скорость света в вакууме.

Второй постулат (СТО) – принцип постоянства скорости света также остается в силе, но с одним существенным уточнением . Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга только в нашем конкретном трехмерном пространстве . Другими словами, скорость света вместо предельно возможной в природе , становится максимальной только для нашего трехмерного пространства .

Это значит , что для того, чтобы выйти за рамки нашей Вселенной не нужно лететь в кротовую нору или искать далекую границу Метагалактики , в действительности нужно просто лететь очень быстро - преодолев скорость света в вакууме.

Почему мы не видим объектов, летящих со сверхсветовой скоростью?

Мы не наблюдаем материальных объектов, перемещающихся со скоростью больше скорости света в вакууме не потому, что их не существует в природе , а потому, что они не взаимодействуют с материей нашего скоростного уровня – нашей Вселенной и именно поэтому не являются частью наблюдаемого трехмерного мира.

Таким образом, второе положение концепции релятивистской мультивселенной будет звучать так:

Мультивселенная везде – в каждой точке наблюдаемого трехмерного мира!

Обратите внимание, как простое изменение физической интерпретации константы скорости света в вакууме, открывает для нас огромный мир негеометрической мультивселенной .

Как и положено при появлении более общей теории , в новой модели релятивистской мультивселенной , старая концепция СТО станет предельным случаем нашего трехмерного фрагмента в большом мире мультивселенной, в точности повторив судьбу 200-летней механики Ньютона.

Изменив не саму суть, а только физическую интерпретацию второго постулата СТО, мы получаем возможность построить негеометрическую, а релятивистскую модель мультивселенной.

В этой модели большой физический мир, включающий нашу Метагалактику - это система пространств вселенных, расположенных на различных уровнях скорости – количества движения, в рамках которых материя этих пространств - вселенных способна участвовать в локальных (для этих вселенных) фундаментальных взаимодействиях.

Напомним себе, что в нашей Вселенной есть четыре таких взаимодействия: электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное. Таким образом наша и другие вселенные ограничены не геометрией, а скоростью (количеством движения) , при которой материя этих миров участвует в локальных (для каждой вселенной) фундаментальных взаимодействиях.

Идем далее и делаем шокирующие выводы…

Все что вы видите вокруг себя – иллюзия, порождаемая движением материи!

В новой модели релятивистской мультивселенной то, что казалось реально существующим – линейные размеры и время - превращается в иллюзию или эффекты, возникающий при определенных параметрах скорости.

Все что мы видим вокруг, расстояния и время — это, по сути, не более чем следствие работы фундаментальных взаимодействий нашего скоростного уровня - нашей Вселенной.

Наша Вселенная не объём пространства, а фрагмент материи в огромной мультивселенной

Наблюдаемая Метагалактика — это не пузырь, плавающий в бесконечности, а группа материальных объектов, имеющих одинаковую скорость и по этой причине способных участвовать в четырех фундаментальных взаимодействиях , параметры которых определяют и формируют расстояния и время в том виде, в котором мы их наблюдаем (как сферу диаметром 93 миллиарда световых лет и возрастом 13.8 миллиарда лет) .

Вместо ускорения расширения пузыря наблюдаемой Вселенной в релятивистской модели мультивселенной мы имеем простое изменение скоростных характеристик материи нашей Метагалактики , которое мы ошибочно трактуем как увеличение объёма трехмерного пространства .

В физический реальности нет объёмного пузыря с диаметром 93 миллиарда световых лет, а есть группа фрагментов материи, которая может взаимодействовать с такими параметрами, которые воспринимаются нами как расстояние и время.

Граница нашей Вселенной совсем рядом, или буквально везде!

Прямо в вашей комнате или даже внутри вашего тела может существовать другая материя, которая не взаимодействует с нашей по той причине, что имеет другую скорость (количество движения) и является частью другого пространства – другой вселенной.

Квантовая физика в релятивистской мультивселенной

Новая теория релятивистской мультивселенной должна объединять в себе как основные постулаты теории относительности, так и доказанные положения квантовой механики.

Посмотрим, как в новой модели будет интерпретирован знаменитый принцип неопределенности Гейзенберга . Напомним себе, что, согласно этому принципу, невозможно одновременно знать точное положение , и точную скорость квантового объекта.

Скоростной дриблинг на границе пространства – основа корпускулярно волнового дуализма

Так как в релятивистской мультивселенной границей пространства является скорость света в вакууме, следовательно все процессы, которые идут с этой скоростью (с этим количеством движения) должны описываться как пограничные для нашей Вселенной явления.

Подобные процессы, в которых будут присутствовать даже незначительные колебания скорости (количества движения) будут иметь (условно) два периода – один выше границы скорости света, другой ниже. При этом мы сможем фиксировать только тот период, который соответствует положению ниже скорости света в вакууме , так как только в этой зоне у материи есть возможность участвовать в фундаментальных взаимодействиях нашего пространства - Вселенной.

Пограничные (по отношение к границе пространства) колебания скорости (количества движения) в новой модели будут формировать физическую основу корпускулярно – волнового дуализма и принципа неопределенности Гейзенберга.

Что общего между одноглазым наблюдателем и современной квантовой физикой?

Любая наблюдаемая нами элементарная частица благодаря колебаниям скорость, в нижней фазе (меньшее количество движения) проявляет себя как точечный объект (частица) , а в верхней фазе (большее количество движения) как волна . Следовательно, современная квантовая физика — это наблюдатель способный точно фиксировать только часть физической реальности по эту сторону границы нашего трехмерного пространства, не имея возможности так-же точно фиксировать реальность за пределом границы пространства – скорости света в вакууме.

К слову, Эйнштейн был убежден в неполноте описания физической реальности. О том что концепция квантовой механики в ее копенгагенской интерпретации не полная, он говорил дословно следующее:

A. Эйнштейн "Физика и реальность" - с. 223

Релятивистская мультивселенная и новая физика

В теории релятивистской мультивселенной поведение квантовомеханической системы вернется к классической физике уже не в пределах больших квантовых чисел (принцип соответствия Нильса Бора) а в масштабах единичного объекта наблюдения, существующего в общей системе мультивселенной.

Для отдельного фрагмента мультивселенной – нашего трехмерного мира, современная квантовая теория останется в силе на правах предельного случая (так же, как и СТО).

Другими словами, теория релятивистская мультивселенной станет более общей теорией одновременно для СТО (специальной теории относительности) и для квантовой теории.

Все таинство корпускулярно волнового дуализма станет простым следствием близости скоростной границы нашей трехмерной Вселенной.

Колебания скорости любого квантового объекта близкие к скорости света в вакууме являются причиной статистической неопределенности в современной квантовой физике. Если мы будем учитывать весь путь частицы на всех фазах кривой изменения ее скорости , мы сможем построить и описать при помощи количественного расчета и систематической теории любой физический процесс, проходящий на квантовом уровне .

Для завершения модели релятивистской мультивселенной нам осталось описать только один пункт. Но это важнейший штрих, который свяжет вместе всю модель.

Откуда берется скорость или количество движения, о котором мы столько раз вспоминали сегодня? Какой физический смысл мы вкладываем в скорость как количество движения?

Материя движется внутри себя!

Хребет новой теории - спин как осевое вращение

Спин – термин в переводе с английского обозначает вращение. Несмотря на то, что в момент открытия в 1922 год у существовало мнение что физическая интерпретация этого явления — это собственный момент вращения , сейчас доминирует позиция, которая утверждает обратное.

Физики говорят, что спин это внутренняя, исключительно квантовая характеристика никак не связанная с собственно вращением частицы . Эта позиция обусловлена тем фактом, что если трактовать спин как осевое вращение, то поперечная скорость движения оболочки частицы должна быть выше скорости света.

Сейчас это недопустимо с позиции релятивизма, но в новой модели релятивистской мультивселенной скорость света только локальная граница пространства, а значит нет никаких ограничений для существования оболочки частицы со скоростью выше скорости света. Единственное следствие будет заключаться в том, что такая сверхсветовая оболочка не будет частью материи нашего пространства – наблюдаемой трехмерной Вселенной.

Спин – осевое вращение!

Следовательно, третье положение концепции релятивистской мультивселенной будет звучать так:

По этой причине спин порождает магнитный момент (гиромагнитное отношение) и именно поэтому сохраняется ненулевой момент количества движения в низшем энергетическом состоянии.

Говоря проще, спин это и есть то количество движения, которое определяет скорость материи нашего пространства

Скорость позволяет материи участвовать в фундаментальных взаимодействиях, объединяющих нашу Вселенную и создающих эффект, воспринимаемый нами как время и расстояния.

Поэтому в природе не существует безмассовых частиц без спина.

Любая материя нашей трехмерной Вселенной – звезды, планеты, даже наши тела состоят из частиц, которые вращаясь вокруг своей оси летят со скорость света, даже если линейно они не двигаются . Это количество движения позволяет материи участвовать в фундаментальных взаимодействиях и в итоге быть частью наблюдаемого трехмерного мира.

Результаты познания, получаемые в космологии, оформляются в виде моделей происхождения и развития Вселенной. Это связано с тем, что в космологии невозможно поставить воспроизводимые эксперименты и вывести из них какие-то законы, как это делается в других естественных науках. Кроме того, каждое космическое явление уникально. Поэтому космология оперирует моделями. По мере накопления новых знаний об окружающем мире, уточняются, и разрабатываются новые, космологические модели.

Классическая космологическая модель

Успехи космологии и космогонии в XVIII—XIX вв. завершились созданием классической полицентрической картины мира, ставшей начальным этапом развития научной космологии.

Данная модель достаточно проста и понятна.

1. Вселенная считается бесконечной в пространстве и во времени, иными словами, вечной.

2. Основным законом, управляющим движением и развитием небесных тел, является закон всемирного тяготения.

3. Пространство никак не связано с находящимися в нем телами, играя пассивную роль вместилища для этих тел.

4. Время также не зависит от материи, являясь универсальной длительностью всех природных явлений и тел.

5. Исчезни вдруг все тела, пространство и время сохранились бы неизменными. Количество звезд, планет и звездных систем во Вселенной бесконечно велико. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. На смену погибшим, точнее, погасшим, звездам приходят новые, молодые светила.

Хотя детали возникновения и гибели небесных тел оставались неясными, в основном эта модель казалась стройной и логически непротиворечивой. В таком виде классическая полицентрическая модель просуществовала в науке вплоть до начала XX века.

Однако в данной модели Вселенной было несколько недостатков.

Появление в рамках классической модели так называемых космологических парадоксов — фотометрического, гравитационного, термодинамического. Стремление к их разрешению также побуждало ученых к поискам новых непротиворечивых моделей.

Таким образом, классическая полицентрическая модель Вселенной лишь частично носила научный характер, она не смогла дать научного объяснения происхождения Вселенной и поэтому была заменена другими моделями.

Релятивистская модель Вселенной

Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А. Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения — общая теория относительности. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Согласно этой модели, пространство однородно и изотропно, т.е. во всех направлениях имеет одинаковые свойства, материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. На основании проведенных расчетов Эйнштейн сделал вывод, что мировое пространство представляет собой четырехмерную сферу.

При этом не следует представлять себе данную модель Вселенной в виде обычной сферы. Сферическое пространство есть сфера, но сфера четырехмерная, не поддающаяся наглядному представлению. По аналогии можно сделать вывод, что объем такого пространства конечен, как конечна поверхность любого шара, ее можно выразить конечным числом квадратных сантиметров. Поверхность всякой четырехмерной сферы также выражается конечным числом кубометров. Такое сферическое пространство не имеет границ, и в этом смысле оно безгранично. Летя в таком пространстве в одном направлении, мы в конце концов вернемся в исходную точку. Но в то же время муха, ползущая по поверхности шара, нигде не найдет границ и преград, запрещающих ей двигаться в любом избранном направлении. В этом смысле поверхность любого шара безгранична, хотя и конечна, т.е. безграничность и бесконечность — это разные понятия.

Итак, из расчетов Эйнштейна следовало, что наш мир является четырехмерной сферой. Объем такой Вселенной может быть выражен хотя и очень большим, но все же конечным числом кубометров. В принципе можно облететь всю замкнутую Вселенную, двигаясь все время в одном направлении. Такое воображаемое путешествие подобно земным кругосветным путешествиям. Но конечная по объему Вселенная в то же время безгранична, как не имеет границ поверхность любой сферы. Вселенная Эйнштейна содержит хотя и большое, но все же конечное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней неприменимы фотометрический и гравитационный парадоксы. В то же время призрак тепловой смерти тяготеет и над Вселенной Эйнштейна. Такая Вселенная, конечная в пространстве, неизбежно идет к своему концу во времени. Вечность ей не присуща.

Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира. Его более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый.

Модель расширяющейся Вселенной

Модель Вселенной Эйнштейна стала первой космологической моделью, базирующейся на выводах общей теории относительности. Это связано с тем, что именно тяготение определяет взаимодействие масс на больших расстояниях. Поэтому теоретическим ядром современной космологии выступает теория тяготения — общая теория относительности. Эйнштейн допускал в своей космологической модели наличие некой гипотетической отталкивающей силы, которая должна была обеспечить стационарность, неизменность Вселенной. Однако последующее развитие естествознания внесло существенные коррективы в это представление.

Пять лет спустя, в 1922 г., советский физик и математик А. Фридман на основе строгих расчетов показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной. При этом Фридман опирался на сформулированный им космологический принцип, который строится на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной понимается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Вселенной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимается как одинаковость всех точек Вселенной: мы можем проводить наблюдения в любой из них и везде увидим изотропную Вселенную.

Фридман на основе космологического принципа доказал, что уравнения Эйнштейна имеют и другие, нестационарные решения, согласно которым Вселенная может либо расширяться, либо сжиматься. При этом речь шла о расширении самого пространства, т.е. об увеличении всех расстояний мира. Вселенная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пузырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерывно увеличиваются.

В результате своих наблюдений Хаббл обосновал представление, что Вселенная — это мир галактик, что наша Галактика — не единственная в ней, что существует множество галактик, разделенных между собой огромными расстояниями. Вместе с тем Хаббл пришел к выводу, что межгалактические расстояния не остаются постоянными, а увеличиваются. Таким образом, в естествознании появилась концепция расширяющейся Вселенной.

Какое же будущее ждет нашу Вселенную? Фридман предложил три модели развития Вселенной.

В первой модели Вселенная расширяется медленно для того, чтобы в силу гравитационного притяжения между различными галактиками расширение Вселенной замедлялось и в конце концов прекращалось. После этого Вселенная начинала сжиматься. В этой модели пространство искривляется, замыкаясь на себя, образуя сферу.

Во второй модели Вселенная расширялась бесконечно, а пространство искривлено как поверхность седла и при этом бесконечно.

В третьей модели Фридмана пространство плоское и тоже бесконечное.

По какому из этих трех вариантов идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энергии разлетающегося вещества.

Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяготения не остановят разбегания галактик, и расширение Вселенной будет носить необратимый характер. Этот вариант динамичной модели Вселенной называют открытой Вселенной.

Если же преобладает гравитационное взаимодействие, то темп расширения со временем замедлится до полной остановки, после чего начнется сжатие вещества вплоть до возврата Вселенной в исходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно большой плотностью). Такой вариант модели назван осциллирующей, или закрытой, Вселенной.

В граничном случае, когда силы гравитации точно равны энергии разлета вещества, расширение не прекратится, но его скорость со временем будет стремиться к нулю. Через несколько десятков миллиардов лет после начала расширения Вселенной наступит состояние, которое можно назвать квазистационарным. Теоретически возможна и пульсация Вселенной.

Когда Э. Хаббл показал, что далекие галактики разбегаются друг от друга со все возрастающей скоростью, был сделан однозначный вывод о том, что наша Вселенная расширяется. Но расширяющаяся Вселенная — это изменяющаяся Вселенная, мир со всей своей историей, имеющий начало и конец. Постоянная Хаббла позволяет оценить время, в течение которого продолжается процесс расширения Вселенной. Получается, что оно не менее 10 млрд. и не более 19 млрд. лет. Наиболее вероятным временем существования расширяющейся Вселенной считают 15 млрд. лет. Таков приблизительный возраст нашей Вселенной.

Мнение ученого

Существуют и другие, вплоть до самых экзотических, космологические (теоретические) модели, базирующиеся на общей теории относительности. Вот что говорит по поводу космологических моделей профессор математики Кембриджского университета Джон Барроу:

«Естественная задача космологии заключается в том, чтобы как можно лучше понять возникновение, историю и устройство нашей собственной Вселенной. В то же время ОТО даже без заимствований из других разделов физики позволяет рассчитать почти неограниченное количество самых разных космологических моделей. Конечно, выбор их производится на основе астрономических и астрофизических данных, с помощью которых можно не только протестировать различные модели на соответствие реальности, но и решить, какие из их компонентов можно объединить для наиболее адекватного описания нашего мира. Именно так возникла нынешняя стандартная модель Вселенной. Так что даже только по этой причине исторически сложившееся разнообразие космологических моделей оказалось очень полезным.

Но дело не только в этом. Многие модели были созданы, когда астрономы еще не накопили того богатства данных, которым располагают сегодня. Например, подлинная степень изотропии Вселенной была установлена благодаря космической аппаратуре лишь в течение последних двух десятилетий. Понятно, что в прошлом у модельеров космоса было много меньше эмпирических ограничений. Кроме того, не исключено, что даже экзотические по нынешним меркам модели в будущем пригодятся для описания тех частей Вселенной, которые пока еще недоступны для наблюдения. И наконец, изобретение космологических моделей может просто подтолкнуть стремление отыскать неизвестные решения уравнений ОТО, а это тоже мощный стимул. В общем, изобилие таких моделей вполне объяснимо и оправдано.

ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:

В заключение – моё резюме

Несмотря на существование различных научных космологических моделей, мне представляется, что на самом деле человеческий разум ещё весьма далек от ясного и исчерпывающего понимания того, как на самом деле возникла, устроена и эволюционирует Вселенная.

Изучите релятивистскую теорию гравитации в общей теории относительности Эйнштейна: кривизна пространства и времени, пространство Минковского, энергия и момент.

Гравитация выступает геометрическим эффектом, где метрическая матрица играет важную роль, а перемещение объектов меняется из-за изогнутости пространства.

Задача обучения

Выявить факторы, влияющие на перемещение вблизи массивных объектов.

Основные пункты

Для определения кривизны пространства-времени можно использовать метрическую матрицу.
Кривизна может основываться на энергии и импульсе через уравнение Эйнштейна.
Из-за кривизны пространства-времени перемещение объектов меняется возле массивных тел.

Термины

Метрический – функция, определяющая дистанцию между элементами множества.
Общая теория относительности: учитывает гравитационные силы и ускоренную систему отсчета, постулируя наличие пространственно-временной кривизны в присутствии массы.
Пространство Минковского – четырехмерное плоское пространство-время. Из-за плоскости лишено материи.

Относительность

Люди существуют в четырехмерном пространстве-времени, где дистанция между точками:

s 2 = -c 2 Δt 2 + Δx 2 + Δy 2 + Δz 2 = X T η X.

Это уравнение выступает матричным соотношением, в котором T обозначает транспонировку (для векторов A T B = A⋅B), X – вектор (cΔt, Δx, Δy, Δz), а η – матрица:

Проходящая мимо двух векторов матрица, дающая длину, именуется метрикой. В математике это функция, определяющая дистанцию между элементами множества. Множество – пространство-время, а элементы – точки в нем. Пространство-время с метрикой η называют пространством Минковского, а η – метрикой Минковского.

Это лишь одна из множества пространственно-временных геометрий, отличающихся метрической матрицей. Произвольная обозначаются как g. В 1916 году значимость пространства-времени определил Альберт Эйнштейн.

Общая теория относительности

Это геометрическая теория гравитации, опубликованная в 1916 году Эйнштейном. Считается современным описанием гравитации в физике. Она обобщает специальную теорию относительности и закон всемирного тяготения Ньютона. Отсюда выливается, что кривизна пространства-времени основывается на энергии и импульсе любой материи и радиации. Отношение задается формулой поля Эйнштейна.

g ↔ кривизна ↔ Энергия и момент

Метрику можно использовать для определения кривизны, а затем применять ее в уравнении поля Эйнштейна, где связывают энергию, кривизну и импульс. Пространство Минковского считается особенным, потому что лишено материи, из-за чего стало полностью плоским. Для точного вычисления кривизны, нужно ознакомиться с передовой математикой.

На нижнем рисунке показано, что все возле Земли изменило свое перемещение из-за искривленного пространства-времени. Это даже влияет на спутники, Луны и людей. Если бы пространство вокруг планеты было плоским, то при прыжке вверх, вы бы улетели. Но Земля меняет пространство-время, поэтому вы притягиваетесь к планете.