Популярная философия. Учебное пособие

На первый взгляд может показаться странным, что эйнштейновское объяснение гравитации является не столько физическим, сколько геометрическим. Поэтому прежде, чем рассмотреть его, вспомним, говоря об основных чертах третьей научной картины мира, мы отмечали, что по современным представлениям трехмерное пространство Вселенной является искривленным и замкнутым. Возникает вопрос: каковы причины искривления трехмерного пространства? Также вспомним, что в силу специальной теории относительности пространство не является независимым от материи, представляет собой не вместилище ее, а неотъемлемое свойство. Так может быть искривление пространства каким-то образом связано со спецификой материальных объектов? Приблизительно таким образом и рассуждал Эйнштейн. С точки зрения его теории трехмерное пространство искривляют огромные массы физических тел, которыми являются планеты, звезды и другие объекты мегамира. Эта кривизна трехмерного пространства (которую мы не можем непосредственно заметить) проявляется в гравитации, или всемирном тяготении. Говоря иначе, по Эйнштейну гравитация – это результат искривления пространства, которое происходит под действием колоссальных масс. Для обыденного сознания подобное утверждение выглядит несколько необычно. В первую очередь смущает трактовка гравитации как геометрического (искривление пространства), а не физического эффекта, в то время как все мы привыкли к тому, что всемирное тяготение – это как раз физическое явление.

Для пояснения приведем уже знакомый нам пример-аналогию с двухмерными существами, живущими в двухмерном пространстве, или плоскости. Наглядным изображением последней может служить плотный и ровный лист бумаги, который вы держите, приподняв за края, в горизонтальном положении. Представьте себе, что в центр этого листа-плоскости помещают увесистый металлический шарик. Что произойдет? Конечно же, лист прогнется под его тяжестью, и плоскость, в которой живут двухмерные существа, искривится и станет напоминать собой что-то вроде участка внутренней поверхности сферы. Однако, двухмерные жители, как мы помним, не смогут заметить это искривление своего двухмерного пространства: для них оно по-прежнему остается плоскостью. Тем не менее, из-за ее кривизны, они будут съезжать, или соскальзывать по ней вниз, к ее центру, туда, где находится металлический шарик. При этом им будет казаться, что он притягивает их к себе, или оказывает на них гравитационное воздействие. Причем, такое предположение является для них единственно возможным, т. к. они принципиально не в состоянии увидеть и понять истинную причину своего «притяжения» к шарику, которая заключается в искривлении их двухмерного пространства массой этого шарика. Примерно то же самое происходит и с нами. Колоссальная масса земного шара так искривляет наше трехмерное пространство (хотя мы, конечно же, этого не замечаем), что появляется гравитационный эффект. Говоря проще, не Земля притягивает нас к себе, а искривленное ее массой пространство как бы «придавливает» нас к ней.

Вернемся к примеру с листом-плоскостью. Вновь представим его себе ровным и прямым. Положим на его край какой-нибудь маленький легкий шарик (например, из пенопласта) и толкнем его. Он будет двигаться по прямой линии. Теперь опять поместим в центр плоскости тяжелый металлический шарик, который искривит ее, превратив в участок внутренней поверхности сферы. Понятно, что в данном случае маленький легкий шарик станет катиться в этой плоскости не по прямой линии, а по дуге. Двухмерным жителям будет казаться, что тяжелый металлический шарик искривляет его прямолинейный путь, хотя настоящая причина не прямой, а дугообразной траектории легкого шарика заключается в кривизне двухмерного пространства, которую его обитатели не замечают. Так и мы утверждаем, что Солнце искривляет силой своего притяжения прямолинейный путь Земли, хотя правильнее было бы сказать, что колоссальная солнечная масса таким образом искривляет трехмерное пространство, что Земля (как и другие планеты) движется в этом искривленном пространстве не по прямой, а, соответственно, кривой (замкнутой) траектории.

Теперь вспомним современную научную идею о том, что наша трехмерная Вселенная является безграничной, но не бесконечной по причине своей кривизны и замкнутости. В силу чего она такова? Согласно общей теории относительности огромнейшие массы великого множества мегаобъектов Вселенной искривляют ее и делают замкнутой.

Когда Эйнштейна спросили, почему общая теория относительности принесла ему мировую известность, в чем заключается ее выдающаяся роль в естествознании 20 века, он образно ответил так: «Представьте себе, что по искривленному сучку дерева ползет слепой жучок. Замечает ли он кривизну этого сучка? Конечно же, нет. Напротив, ему кажется, что он движется вперед по прямой линии. Так вот, мне посчастливилось заметить то, чего не заметил слепой жук».