Общая теория относительности начинается с предположения о том, что вещество, энергия и пространство-время являются фундаментальными структурными элементами Вселенной. А если это не так? Все исследователи, которые пытаются заглянуть за пределы общей теории относительности и квантовой теории в поисках более единого понимания природы, согласны в том, что в основе всех вещей лежит нечто другое, а именно информация. Возможно, взгляд на Вселенную сквозь информационно-окрашенные очки откроет для нас ослепительно очевидные решения, которые растопят все наши сегодняшние проблемы.
Что ждет теорию относительности?
«Разница между глупостью и гениальностью в том, что у гениальности есть пределы», – сказал Альберт Эйнштейн. Относительность тоже должна иметь свои пределы. Когда мы смотрим в самое сердце черной дыры, оглядываемся назад к началу времен и пытаемся проникнуть в самые мельчайшие детали реальности, мы понимаем, что теория Эйнштейна не может дать нам ответы на все вопросы. Настанет день, когда ее заменит еще более мощная модель гравитации, пространства и времени, либо сплетенная из петелек, струн или мембран, либо созданная пока еще совершенно неизвестным нам способом. Возможно, она вызовет такой же глубокий сдвиг в нашей картине Вселенной, какой когда-то произвела революция Эйнштейна. За последнее столетие наше понимание Вселенной было полностью переписано и, похоже, будет переписано вновь.
Хотя мы знаем, что эти пределы где-то существуют, теория относительности продолжает укреплять свой статус и размах. С открытием гравитационных волн мы не только обнаружили, что еще одно из ее потрясающих теоретических предсказаний оказалось правдой, но и приобрели совершенно новый способ исследования Вселенной. Деформацию времени и пространства, ранее казавшуюся совершенно диковинной идеей, теперь надо использовать в рутинных расчетах спутниковой навигации, а в атомных часах можно будет использовать гравитационное замедление времени для измерения высоты. А мы только-только начинаем учиться решать грозные уравнения Эйнштейна, используя компьютерное моделирование, чтобы предсказать, что происходит при столкновении черных дыр или нейтронных звезд, и выяснить, могут ли пространственно-временные впадины, созданные галактиками, изменить судьбу Вселенной.
Более чем столетняя и все еще не понятая до конца, теория относительности почти наверняка в будущем преподнесет нам новые сюрпризы.
50 идей
Этот раздел поможет вам постичь прочитанный материал намного глубже, чем обычный список рекомендуемой литературы.
Шесть мест для любителей путешествовать в пространстве-времени
1. Ульм, Германия: дом, где родился Эйнштейн, находится рядом с железнодорожной станцией. Уравнения теории относительности можно обнаружить на витраже лютеранской церкви, известной как Ульмский собор. В этом южном немецком городе также есть и другие памятники, посвященные этому великому человеку.
2. Берн, Швейцария: здесь находится патентное бюро, в котором работал Эйнштейн в качестве технического помощника (уровень III), и Эйнштейн-хаус – дом-музей, где находится квартира, которую он с семьей снимал с 1903 по 1905 год.
3. Находясь в Швейцарии, вы можете отыскать поезд из эпохи Эйнштейна. Похожий поезд вдохновил его на серию экспериментов со светом и с часами, которые привели к обескураживающему выводу: даже в Швейцарии поезда не всегда бывают пунктуальны по отношению ко всем наблюдающим за ними пассажирам. Например, там есть железнодорожный музей Блоне-Шамби.
4. Принсипи: на этом тропическом острове у западного побережья Африки Артур Эддингтон впервые подтвердил предсказания общей теории относительности, наблюдая за положением звезд во время полного солнечного затмения.
5. Вашингтон, округ Колумбия: на территории Национальной академии наук США вы можете посетить памятник Альберту Эйштейну и при желании даже посидеть у него на коленях.
6. V616 Единорога: если ваш кошелек позволяет вам купить билет на межзвездный космический корабль (загрузив ваш мозг на его компьютер), тогда через несколько тысячелетий вы сможете узнать, что реально происходит в точке разрыва пространства-времени, посетив ближайшую к нам черную дыру, до которой всего 3000 световых лет.
Девять ссылок на упоминание об относительности в музыкальных произведениях, кинофильмах, литературе и живописи
1. Чтобы почувствовать атмосферу студенческих вечеринок 80-х годов прошлого века, поставьте хит британской группы Landscape – композицию в стиле синти-поп Einstein A Go Go.
2. Совсем недавно певица Келли Кларксон поразила своих фанатов глубокой строкой Dumb plus dumb equals you («Глупец + глупец = ты») в песне «Эйнштейн».
3. Великий ученый вдохновил композиторов на создание и более интеллектуальной музыки. Филип Гласс написал оперу «Эйнштейн на пляже» (Einstein on the Beach) по мотивам известной фотографии ученого, сделанной на пляже Лонг-Айленда.
4. В музыкальной пьесе «Относительность в стиле рэгтайм» (Relativity Rag) композитор Джордж Бенджамин экспериментирует со знакомыми музыкальными формами, модифицируя их в соответствии с ассоциациями, навеянными теорией Эйнштейна.
5. Фильм «Интерстеллар» (Interstellar) очень реалистично рассказывает о черной дыре. В качестве консультанта был приглашен Кип Торн, сотрудник Калифорнийского технологического института, специалист по теории относительности и ученый с мировым именем.
6. В фильме и пьесе «Ничтожество» (Insignificance) Эйнштейн оказывается в одном номере отеля Манхэттена с Мэрилин Монро, Джо Ди Маджо и Джозефом Маккарти.
7. Для тех, кого интересует более серьезный подход к жизни и работе ученого, рекомендуем историческую драму BBC «Эйнштейн и Эддингтон».
8. На картине Сальвадора Дали «Постоянство памяти» (The Persistence of Memory) изображены искаженные тающие часы, символизирующие влияние относительности.
9. Мауриц Корнелис Эшер также вдохнул пьянящий воздух относительности, создавая свою известную литографию «Относительность» (Relativity), ныне украшающую студенческие аудитории по всему миру. На картине изображен парадоксальный мир с разными слоями реальности, в котором одна и та же лестница направлена и вверх, и вниз в зависимости от слоя реальности.
Десять крылатых выражений Эйнштейна
1. «Самая непостижимая вещь во Вселенной – это то, что она постижима».
2. «Если А – это успех в жизни, тогда А = x + y + z, где x – работа, y – игра, а z – умение держать язык за зубами».
3. «Согласно общей теории относительности пространство наделено физическими величинами; следовательно, эфир существует. Пространство без эфира немыслимо».
