ГРАВИТАЦИЯ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ!!! "общая теория относительности"
ОТО в настоящее время — самая успешная теория гравитации, хорошо подтверждённая наблюдениями и рутинно используемая в астрономии и в инженерных приложениях, таких как системы спутниковой навигации GPS . Первый успех общей теории относительности состоял в объяснении аномальной прецессии перигелия Меркурия.
Затем, в 1919 году, Артур Эддингтон сообщил о наблюдении отклонения света вблизи Солнца в момент полного солнечного затмения, что качественно и количественно подтвердило предсказания общей теории относительности. С тех пор многие другие наблюдения и эксперименты подтвердили значительное количество предсказаний теории, включая гравитационное замедление времени, гравитационное красное смещение, задержку сигнала в гравитационном поле и гравитационное излучение.
Поэтому предлагаю вам вместе со мной разберемся как общая теория относительности объединила пространство-время!
Давайте сначала дадим определение пространству и времени. Смотрите в нашем мире можем провести три ортогональные друг к другу оси. А значит наше пространство 3 мерное, потому что мы можем двигаться в 3 направлениях вверх вниз, влево вправо, вперёд назад, относительно некой начальной точки. А любое другое движение это комбинация этих трех направлений. То есть чтобы указать координаты любой точки нам нужно 3 числа, каждое число указывает положение на каждой из трех ортогональных друг другу осей. Эти оси мы называем x, y, z. То есть чтобы указать любую точку нам нужно три числа x, y, z!
Но хорошо а что же такое время.
Время — это фундаментальное свойство , выраженное в форме движения, изменения и развития сущего из прошлого, через настоящее в будущее. ... Понятие «время» концептуализирует необратимую изменчивость мира, процессуальный характер его существования, наличие в мире не только «вещей» (объектов, предметов), но и событий.
--
То есть время это изменение из настоящего момента в будущий момент, тех или иных процессов или объектов . Короче говоря это развитие той или иной системы.
Так вот чтобы понять концепцию пространства-времени в общей теории относительности , нам нужно время сделать чисто геометрическим понятием. Нам нужно к нашим координатами XYZ добавить ещё одну ось, ось времени. То есть чтобы указать точку в таком пространстве-времени, нам нужно сказать координаты XYZ а также время t.
Смотрите когда вы назначаете встречу, вы говорите где пройдет встреча, условно говоря координаты, а также время. Поэтому логично соединить пространство и время в единый континуум пространства-времени.
Что и сделал Эйнштейн в своей теории относительности.
Но для того чтобы я смог вам объяснить как работает континуум пространства время, упростим нашу систему. Сожмем всё наше трехмерное пространство XYZ к двухмерному, то есть чтобы указать точку в таком пространстве нужно только две оси, то есть 2 числа XY!
А одну ось заменим на ось время T. Смотрите припустим вы никуда не двигаетесь в координатах пространства, то куда вы тогда двигаетесь в пространстве-времени…? Посмотрите на ваши часы они идут вперед, а значит вы двигаетесь по оси времени, причём в пространстве времени вы двигаетесь всегда со скоростью света!
Если мы возьмём каждую секунду вашей жизни как событие,
ну то бишь если мы возьмем все ваши события которые происходили с вами в пространстве-времени за некоторое время
и соединим все эти точки множеством геодезических отрезков то мы получим мировую линию, или как её называют математики геодезическая прямая.
ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ - это геометрическое понятие, обобщающее понятие прямой (или отрезка прямой) евклидовой геометрии на случай пространств более общих, чем Евклидово. Геодезическая линия или отрезок задается на поверхности той или иной геометрии или поверхности пространства и следует изгибам пространства на котором она задается!
Так вот по мировой геодезической линии вы и вообще все объекты в мире двигаются всегда со скоростью света! Но дело в том что само пространство-время может изгибаться, а геодезическая линия следует по изгибам самого пространстве-времени!
Пространство-время может изгибаться и за присутствия вещества, то бишь массы, масса вещества изгибает пространство-время!
Смотрите припустим вы находитесь в космосе, и никуда не двигаетесь в пространстве. Потому что вы и не можете двигаться по закону сохранения энергии. Чтобы вы могли куда-то двигаться в космосе вам нужно от чего-то оттолкнуться или иметь какие-то ускорение, короче говоря на вас должны действовать какие то силы, чтобы вы начали куда-то двигаться. А значит вы двигаетесь только по оси времени. Так время на часах идет вперед. И в таком случае ваша мировая линия будет просто параллельна оси времени, то есть вы двигаетесь просто во времени, причём вы двигаетесь со скоростью света по своей мировой линии, но никак этого не ощущаете так-как двигайтесь только вдоль оси времени !
Но если вы окажетесь возле большой массы вещества, например возле планеты земля. То планета будет изгибать само пространство-время. И смотрите мы двигались во времени всегда вперёд по мировой линии, так как время на часах шло вперед.
Но вблизи большой массы вещества пространство-время изгибаться. И поэтому теперь ваша мировая линия будет в изогнутом пространстве-времени. Поэтому она будет следовать искривленному пространству-времени. А поскольку ваша скорость в 4-мерном пространстве-времени, ну вернее в нашем случае в 3-мерном пространстве-времени, это как-бы касательный вектор к нашему чисто координатному пространству. То за кривизны пространства-времени абсолютная скорость по мировой линии частично будет переходить в движение просто в пространстве. То есть вектор абсолютной скорости по мировой линии, является касательным к пространству, и пространство-время изгибается и этот вектор наклоняется и следует изгибам в пространства-времени по мировой линии. Поэтому проекции абсолютной скорости на плоские оси пространства времени меняются , и то что было движением со скоростью света вдоль оси времени, уже частично становится движением в координатах в 2-мерном пространстве! А поскольку вектор скорости в 4-мерном пространстве-времени, в данном случае 3-мерном пространстве-времени равен скорости света, то чем больше скорость проецируются на движение в пространстве тем медленнее вы двигаетесь по оси времени. Или другими словами чем сильнее будет кривизна пространстве-времени, тем медленнее будет идти время на ваших часах.
То есть чем больше вашей абсолютной скорости в пространстве-времени переходит на проекцию в движение по оси пространства и за кривизны , то тем медленнее для вас идет время!
Так как меняются только проекции абсолютной пространство-временной скорости на плоские оси пространства и времени!
То есть чем больше будет кривизна пространстве-времени, тем сильнее будет наклоняется геодезическая линия.
И то что было движением по прямой просто вдоль оси времени, которое мы никак не ощущали, станет движением в пространстве, и за искривленного пространства-времени вызвано массой вещества. И поэтому мы двигаемся в пространстве к центру масс земли. То есть то что мы называем силой гравитации, на самом деле является кривизной пространства-времени. А мы просто двигаемся во времени по мировой линии.
То есть когда тело в космосе пролетает возле более массивного тела и выходит на орбиту и начинает двигаться вокруг это тела. То он просто следует изгибу пространство-время.
А чем больше будет плотность этой массы вещества, то есть чем сильнее будет сжата масса, тем сильнее искривляется пространство-время. И всё больше наклоняется вектор абсолютной скорости в пространстве-времени и переходит движение в 2-мерном координатном пространстве. Так как мировая линия будет в более изогнутом пространстве-времени!
А сама кривизна, это ни что иное как ускорение. То есть когда вас притягивает к земле гравитация, это ничто иное как искривленное пространство-время . Где вектор абсолютной скорости и за кривизны пространстве-времени наклоняется так что растет скорость в чисто координатном пространстве растет на 9.8 м/с, то есть ваше ускорение будет в 9.8 м/с. Возле массы земли!
Если кто не знает что такое ускорение, то это грубо говоря скорость роста скорости!
То есть гравитация это не сила, это изгиб самого пространстве-времени которые в пространстве мы ощущаем как ускорение и гравитацию. Причём нету вообще никакой разницы между ускорением и гравитацией!
Давайте чтобы это продемонстрировать, воспользуемся принципом эквивалентности Эйнштейна.
Представьте что у нас есть ракета, а вы находитесь внутри ракеты в невесомости .
А теперь давайте включим реактивную тягу, так чтобы ракета имела ускорение в 9.8 м/с. ! Вас тогда как-бы притянет к дну ракеты! И вы упадёте вниз, то есть появился верх и низ, точно так-же как на поверхности земли! Если бы вы летели на ракете с одинаковой скоростью, без ускорения. Вы внутри ракеты имели такую же инерцию как и ракета, и не ощущали никаких сил. Короче говоря были бы в невесомости!
А вот если мы например сожмем большую массу вещества до радиуса шварцшильда, то у нас получается ничто иное как черная дыра. Так вот изгиб самого пространстве-времени возле чёрной дыры , такой сильный, что появляется горизонт событий!
Горизонт событий это ничто иное как обрыв в пространстве-времени, где движение тела по оси времени почти полностью остановиться движением в пространстве, а соответственно время почти полностью остановиться, так почти весь вектор абсолютной скорости очень сильно наклоняется возле чёрной дыры. Так следует по безумно искаженной мировой линии. Даже мировая линия фотонов, частиц света следует безумно искаженному пространству-времени. И поэтому даже свет безвозвратно падает в чёрную дыру!
Я очень часто слышу такое утверждение, что в света нет массы, и он не может упасть в черную дыру.
И да свет, ну то бишь фотоны не имеют массы, но имеют мировую линию, так и все объекты в нашей вселенной! И поэтому свет следует своей мировой линии, а чёрная дыра просто безумно искажает пространство-время, так сильно что мировая линия фотона следует прямо к центру масс чёрной дыры. И поэтому даже свет безвозвратно падает за горизонт событий чёрной дыры , и эта информация в виде упавшего за горизонт событий фотона, выйдет оттуда только через миллиарды лет в виде излучение хокинга!