Одно шуточное объяснение для надоедавших Эйнштейну журналистов, пытавшихся разобраться, как согласно теории относительности время может то ускоряться, то замедляться, он дал так: "Если вы разговариваете с милой девушкой, то вечность пройдет для вас как один миг. А если вас посадить на раскаленную плиту, то один миг вам покажется вечностью".
Второй раз Эйнштейн объяснил свою теорию сыну, который спрашивал его, что он открыл: "Представь себе Жука, который ползает по огромной вогнутой поверхности, и ему кажется, что эта поверхность плоская. А я такой же жук, только я понял, что поверхность не плоская, а кривая".
Теория относительности рассматривает действие законов физики не в привычном нам мире нашей планеты и нашей Солнечной системы, где все объекты движутся с обычными скоростями,- в мире, в котором справедливы законы механики и отсчета времени, открытые Ньютоном. Эта теория объясняет действие законов физики в масштабах всей огромной Вселенной, где главные объекты двигаются с огромными скоростями и поэтому процессы и явления этого мира нельзя объяснять с помощью законов Ньютона.
Единственной неизменной величиной тогда становится скорость света, потому что ничто не движется с большей скоростью. Зато такие понятия, как время и пространство, постоянные при малых скоростях, начинают меняться. Время замедляется, пространство искривляется.
Для объяснения разной скорости течения времени популяризаторы науки придумали такой пример. Двадцатилетний космонавт улетает в космос на ракете, которая движется со скоростью света. Его брат-близнец остается на Земле. Время при движении со скоростью света замедляется. Поэтому когда через пятьдесят лет космонавт возвращается на Землю, он все еще молод, а его встречает бородатый старик - его брат-близнец, ведь на Земле время текло по-прежнему. Этот пример приводился во многих популярных книгах по теории относительности. Он обошел все страны и континенты и запутал всех неспециалистов, которые хотели понять теорию относительности.
Пример не верен. Космонавт, вернувшись на Землю после полета со скоростью света, будет таким же бородатым стариком, как и его брат-одногодок, оставшийся на Земле. Если ракета летит с обычной скоростью, оба брата могут, благодаря световой связи, каждый год вместе отмечать свой общий день рождения, передавая друг другу поздравления. Если ракета будет мчаться со скоростью света, то поздравления космонавта начнут запаздывать. И, отмечая свое тридцатилетие, оставшийся на Земле близнец получит в ответ сообщение о том, что его брат сегодня Эйнштейн празднует только двадцатипятилетие. Если бы у братьев была связь, с помощью которой они передавали бы свои сообщения быстрее света, быстрее, чем мчится световой корабль, время для них текло бы одинаково. Но так как в природе нет скорости большей, чем скорость света, тои возникает эффект замедления времени. Но время в ракете замедляется только относительно того времени, которое отсчитывается на Земле, и поэтому два одновременных события - два дня рождения становятся неодновременными.
Еще Ньютон высказывал догадку: "Не действуют ли тела на свет на расстоянии и не изгибаются ли этим действием лучи света?"
Нам кажется, что луч солнца прямой - на самом деле он мчится во Вселенной по кривой, изгибаясь под действием силы притяжения масс материи, из которой состоит сама Вселенная. Это хорошо заметно, когда происходит полное солнечное затмение. Лучи, идущие от звезд, изгибаются, когда проходят около Солнца.
Согласно расчетам Эйнштейна, наша Вселенная - не просто сфера, наполненная звездами, а сфера, обладающая четвертым измерением. Мир, в котором мы живем,- трехмерный. Все вещи в нем имеют три измерения: длину, ширину и высоту. Представить себе четвертое измерение очень трудно, почти невозможно. Один из физиков писал, что представить себе четвертое измерение - все равно, что слепому от рождения вообразить краски.
Чтобы понять, как четырехмерное пространство отличается от трехмерного, пользуются представлением о двухмерном пространстве. Двухмерное пространство - это плоскость, на которой есть только два измерения: ширина и длина. На такой плоскости могут существовать точки, линии, треугольники, квадраты, круги. Если в двухмерный мир поместить объемное трехмерное тело, то для обитателя двухмерного мира он станет двухмерным: куб - квадратом, шар - кругом, сфера - эллипсом. Ведь в двухмерном пространстве лучи двигаются только по самой плоскости, и поэтому видеть можно только то, что соприкасается с этой плоскостью или пересекает ее. И тогда при пересечении плоскости кубом получается квадрат, при пересечении шаром - круг. А если шар не пересекает плоскость, а только касается ее, то он вообще воспринимается как точка.
Если представить себе, что в этом двухмерном мире живут двухмерные люди, то, вмешиваясь в их мир из нашего трехмерного мира, можно творить чудеса. Ведь стены дома в двухмерном мире - это просто линии квадратов и прямоугольников. Этим домам не нужны крыши. А сами двухмерные люди имеют вид плоских геометрических фигурок. Поэтому из трехмерного мира можно взять двухмерного человека и перенести его из одного дома в другой, не открывая дверей этих двухмерных домов. И двухмерному человеку будет казаться, что он чудесным образом проник сквозь свое двухмерное пространство. Если любого двухмерного человека просто приподнять над плоскостью, то он исчезнет из поля видимости его двухмерного мира - и его никто никогда не сможет отыскать. Хотя по понятиям трехмерного мира он будет находиться в сантиметре от тех, кто его ищет.
Вселенная двухмерного мира - это лента Мебиуса. Лента Мебиуса - удивительное явление, с помощью которого можно хоть как-то вообразить себе четырехмерное пространство. Эту ленту впервые описал живший в девятнадцатом веке немецкий астроном и геометр Август Фердинандт Мебиус, и она названа его именем. Лента Мебиуса имеет только одну поверхность. Это кажется невероятным. Любая плоскость, лента имеет две поверхности. И чтобы перебраться с одной стороны на другую, нужно перелезть через край.
Лента Мебиуса получается, если взять бумажную полоску, повернуть один ее конец на сто восемьдесят градусов и склеить концы. То, что у получившейся фигуры одна поверхность, легко убедиться. Если провести по ней карандашом, линия пройдет вдоль всей ленты, побывает "снизу", "сверху" (ведь ни низа, ни верха у ленты Мебиуса нет) и вернется к начальной точке, не перебираясь через край. Интересно, что если ленту разрезать вдоль, то получится не две ленты Мебиуса, а одна с завитком.
Если представить, что края ленты очень широки и изогнуты в ширину так же, как лента Мебиуса в длину, и соединены, то получится сфера Мебиуса. Это сфера, вывернутая наизнанку. Двигаясь по ее внешней стороне, можно, не пробивая ее стенки, попасть внутрь сферы. Это тело и есть сфера в четвертом измерении. Согласно представлениям Эйнштейна, наша Вселенная имеет именно такой вид, форму, она именно такое тело. Причем Вселенная - не то что внутри этой сферы, а та плоскость, пленка, из которой скручена эта диковинная сфера.
Увидеть нам такую сферу то же самое, что человеку двухмерного мира увидеть шар, проходящий через его мир - плоскость. Сначала, когда сфера коснется плоскости, человек двухмерного мира увидит точку, потом маленький круг (срез нижней части сферы), потом маленький круг станет шире, потом еще шире, потом опять станет уменьшаться, пока не превратится в точку, а потом исчезнет и точка. Если сквозь плоскость двухмерного мира время от времени будут проходить сферы, то двухмерные люди начнут строить гипотезы и догадки, что же это за круги, начинающиеся с точки, увеличивающиеся, а потом сходящие на нет. Если кто-то из них сумеет понять, представить, что это не просто круги, а трехмерная сфера, проходящая через их плоскость, то он будет Эйнштейном своего двухмерного мира.
Эйнштейн понял четырехмерность нашей Вселенной, проанализировав математическое описание поверхностей, возникающих в геометрии, созданной великим русским математиком Лобачевским и немецким ученым Риманом. Эту геометрию называют неевклидовой. Согласно ее законам, параллельные прямые пересекаются, а самое краткое расстояние между точками не прямая, а кривая дуга. Эта геометрия похожа на обычную, евклидовую геометрию, чертежи которой нанесены на выпуклые и вогнутые поверхности. А новая физика, основание которой заложил Эйнштейн, отличается от старой физики так, как топографическая карта местности от огромного рельефного глобуса. Иногда теорию относительности называют геометрией пространства-времени.
Формулы Эйнштейна, в которые он математически облек представления о Вселенной, позволяют вычислить радиус Вселенной. Ее кривизна зависит от массы тел, которые ее составляют. Массу астрономы нашли через среднюю плотность отдельных участков Млечного Пути, наблюдаемых в телескопы. В результате, согласно формулам Эйнштейна, получилась положительная величина кривизны. Это значит, что Вселенная замкнута, а ее радиус равен тридцати пяти миллиардам световых лет. То есть наша Вселенная не бесконечна. Она безгранична, как лента Мебиуса, как сфера в четвертом измерении.
Всю свою теорию Эйнштейн сформулировал в десяти очень сложных дифференциальных уравнениях тяготения. Эти уравнения имеют несколько вариантов решений. Один из вариантов разработал в 1922 году петербургский ученый Александр Фридман. Согласно его расчетам, получилось, что галактики не могут находиться на постоянном расстоянии друг от друга, а должны разлетаться в разные стороны с огромными скоростями.
Получилось, что Вселенная не только имеет форму трудно представляемой сферы в четвертом измерении, но она еще и нестационарна.
Это было настолько необычно, что сам Эйнштейн выступил против решения Фридмана и попытался доказать, что тот ошибся. Но на этот раз в расчетах ошибся сам Эйнштейн. Пересчитав второй раз, он убедился, что Фридман прав. А спустя несколько лет астрономы открыли знаменитое красное смещение в спектрах далеких галактик, это означает, что галактики в самом деле удаляются от Земли с очень большой скоростью.
Английский физик Джеймс Джинс представил Вселенную в виде мыльного пузыря в четвертом измерении, раздувающегося на глазах. Голландский художник Эсхер изобразил Вселенную как клубок расползающихся змей. Современная модель Вселенной носит название Разбегающаяся Вселенная. Возникла теория, согласно которой Вселенная образовалась в результате взрыва от столкновения двух элементарных частиц. Знаменитая формула Эйнштейна Е=mс^2, то есть энергия равняется массе тела частицы, умноженной на возведенную в квадрат скорость света. Скорость света - около 300 000 километров в секунду. Эта формула устанавливает связь между массой тела и энергией. Энергия оказалась пропорциональна массе. Но огромный множитель пропорциональности означает, что в самой маленькой частичке любого вещества скрыта необычайно большая энергия. Если высвободить ее, то получится взрыв, в результате которого может образоваться Вселенная. Или звезда, например, наше Солнце. Или просто взрыв атомной бомбы такой силы, что он может уничтожить целый город. А если взять большую бомбу, то она разнесет на кусочки всю нашу планету Земля.

Насчет ускорения и замедления времени - запомните, этот теория относительности, так что это все бывает только относительно других предметов, а реально ничего не изменяется, хотя точно это еще не известно, и по этому вопросу много споров. С появлением новых фактов буду их публиковать.
Продолжение следует..

В колонках играет: James Blunt - No Bravery