Բարի Վերադարձ Science Clic: Այսօր՝ ինչպե՞ս պատկերել հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը: Այս տեսանյութի նպատակն է ցույց տալ հարաբերականության տեսության տարբեր ներկայացման ձևեր և առաջ քաշել բոլորովին նորը, որը ես դեռ չեմ հանդիպել, թեև այն ունի մեծ թվով առավելություններ: Այս նոր ներկայացման հիմքում ընկած գաղափարն է՝ հնարավորինս լավ օգտագործել տեսանյութի ձևաչափը և, մասնավորապես, դրա ժամանակային հարթությունը՝ հավատարմորեն վերարտադրելով այն, ինչ մեզ ասում է մաթեմատիկան: Միջնակարգ դպրոցում, իսկ հե
տո ավագ դպրոցում մենք իմանում ենք, որ ազատ անկումը կարող է մոդելավորվել ուժի միջոցով: Դա ձգողության ուժն է: Այս ուժը մեզ թույլ է տալիս կանխատեսել մարմինների շարժումը՝ ենթադրելով, որ դրանք ձգում են միմյանց և, մասնավորապես, երկրագնդի նման զանգվածային օբյեկտների նկատմամբ։ Այնուամենայնիվ, այս նկարագրությունը պարզապես մոտավոր գնահատական է, և այն ձախողվում է, երբ ձգողությունը չափազանց ուժեղ է, ինչպես, օրինակ, Արեգակի շուրջ Մերկուրիի ուղին: Հենց 1915 թվականին Ալբերտ Այնշտայնն առաջարկեց նոր տեսություն՝
խիստ մաթեմատիկական մոդել, որը հնարավորություն տվեց ավելի ճշգրիտ նկարագրել ազատ անկումը։ Այնշտայնի համար գոյություն չունի այնպիսի ուժ, որը կարող է գործել հեռավորության վրա: Դա հենց տիեզերքի հյուսվածքն է, որը աղավաղվում է և իրերին ստիպում կատարել անկում: Այս շատ բարդ տեսությունը հասկանալու համար կարևոր է ձևավորել այնպիսի պատկերացումներ, որոնք այն ավելի ինտուիտիվ են դարձնում: Ամենից հաճախ օգտագործվող պատկերը մեծ առաձգական գործվացքն է, որի վրա տեղադրված են զանգվածային մարմիններ: Իրենց քաշի տակ դեֆոր
մացնելով գործվածքը՝ ավելի զանգվածային մարմինները ձգում են ամեն ինչ իրենց ուղղությամբ, ինչպես գնդերը խորը ափսեի մեջ: Առաջին հայացքից այս պատկերն ունի երկու առավելություն. այն շատ պարզ է և ինտուիտիվ, և այն օգնում է մեզ հասկանալ, որ մարմիններն անուղղակիորեն ձգում են միմյանց՝ հիմքում ընկած գործվածքի՝ տարածաժամանակի միջոցով, որի երկրաչափությունը կարող է փոփոխվել: Այնուամենայնիվ, թեև այն չափազանց տարածված է, հարաբերականության ընդհանուր տեսության ներկայացման համար, այս ձևն ունի խնդիրներ, որոնք այն դարձ
նում են ոչ այնքան ճիշտ պատկերելի: Այս տեսանյութում մենք կփորձենք բարելավել այս պատկերը՝ կատարելով չորս հիմնական փոփոխություններ։ Սկսենք նրանից, որ առաձգական գործվացքի պատկերը, կարծես, ցույց է տալիս, որ առարկաները տեղադրված են տարածաժամանակի վրա, ինչպես գնդերը, մինչդեռ իրականում տարածաժամանակը տիեզերքի հյուսվածքն է, որը պարունակում է դրանք: Հետևաբար, առաջին բարելավումը, որից կարող ենք սկսել, օբյեկտների մակերեսը հարթեցնելն է, որպեսզի պարզ լինի, որ դրանք տարածաժամանակի վրա չեն, այլ գտնվում են տարած
աժամանակի մեջ: Հաջորդը, այս ներկայացման ամենամեծ խնդիրներից մեկն այն է, որ այն գրավիտացիան բացատրում է գրավիտացիայով: «Ինչու՞ է խնձորն ընկնում երկրի վրա» հարցին, այս վիզուալիզացիան կարծես թե պատասխանում է, որ դա այն պատճառով է, որ խնձորը ձգվում է դեպի ներքև, ինչի պատճառով այն ընկնում է՝ ինչպես գունդն ափսեի մեջ: Բայց անընդունելի է բացատրել գրավիտացիան տարածաժամանակի ներսում՝ օգտագործելով գրավիտացիան՝ տարածաժամանակից դուրս: Ուստի մենք պետք է ավելի լավ բացատրություն գտնենք։ Մասնավորապես, ավելի խիստ
է ասել, որ եթե առարկաները հետևում են երկրի ստեղծած խոռոչին, դա պայմանավորված է նրանով, որ նրանք շարժվում են ուղիղ գծով, բայց կոր երկրաչափությամբ: Երբ դրանք ընկնում են, առարկաները շարժվում են ուղիղ առաջ, բայց տարածաժամանակի կորությունը տպավորություն է ստեղծում, որ այդ հետագծերը շեղված են: Հասկանալու համար մենք կարող ենք պատկերացնել մի գնդի մակերես, որի վրա երկու մրջյուն կուղևորվեն դեպի հյուսիս։ Սկզբում երկու ուղիները զուգահեռ են, և մենք կարող ենք մտածել, որ երբ դրանք ուղիղ առաջ են գնում, երկու հ
ետագծերը երբեք չեն հատվի: Այնուամենայնիվ, երկու մրջյունները հանդիպում են հյուսիսային բևեռում: Դա հնարավոր է գնդի կոր երկրաչափության շնորհիվ, որի վրա ուղիղ գծերը հակված են միմյանց մոտենալու: Տարածաժամանակի ներսում երևույթը նման է, և առարկաները կարծես ձգում են միմյանց, երբ նրանք ուղղակի հետևում են կոր երկրաչափությանը՝ ուղիղ գծերով: Այնուամենայնիվ, առաձգական գործվածքի այս պատկերը դեռ ապակողմնորոշիչ է: Իսկապես, կարելի է կարծել, որ եթե տարածաժամանակը կարող է ճկվել, դա պայմանավորված է ավելի շատ հարթու
թյունների առկայությամբ։ Այստեղ, օրինակ, երկչափ գործվածքը կարծես կորանում է երրորդ հարթության մեջ: Իրականում դա այդպես չէ, և հարաբերականության տեսության մաթեմատիկան չի պահանջում տիեզերքի հավելյալ չափականություն, որպեսզի այն կորանա: Հետևաբար, նախընտրելի է ոչ թե կողքից երևացող այս գործվածքը ներկայացնել, այլ ավելի շուտ վերևից՝ ցանցով, կորությունը ցույց տալու համար: Մինչ մենք այստեղ ենք, սա նաև թույլ է տալիս մեզ վերականգնել տարածության երեք չափերը, որտեղ մենք ապրում ենք: Վերջապես, այս ներկայացման հետ
կապված ամենակարևոր խնդիրն այն փաստն է, որ մեր դիագրամն ամբողջությամբ անտեսում է ժամանակի չափականությունը: Տարածութաժամանակը չորս չափում ունեցող օբյեկտ է՝ տարածության եռաչափ, բայց նաև ժամանակի մեկ հարթություն, որը կարող է հավասարապես կորանալ: Քառաչափ երկրաչափություն ներկայացնելը խիստ անհնար է, և մենք, հետևաբար, պետք է ինչ-որ հնար գտնենք: Առաջին գաղափարը կլինի մեր դիագրամի ցանցի յուրաքանչյուր կետում փոքր ժամացույցներ ավելացնելը: Այսպիսով, տիեզերական ցանցը դառնում է տարածաժամանակային ցանց, և մենք
հասկանում ենք, որ ժամանակը կարող է այլ կերպ հոսել՝ կախված նրանից, թե որտեղ ենք գտնվում: Սակայն մեր դիագրամում ժամացույցներ ավելացնելը մեզ ավելի շատ ինտուիցիա չի տալիս, և, մասնավորապես, մենք դեռ իրականում չենք հասկանում, թե ինչն է առաջացնում առարկաների անկում: Եթե մենք, օրինակ, խնձոր գցենք, ինչո՞ւ է այն սկսում շարժվել դեպի երկիր։ Իրոք հասկանալու համար անհրաժեշտ է հեռացնել տարածության մեկ չափականությունը՝ ժամանակի չափականությունը ներկայացնելու համար: Իրականում, կորության ժամանակային բաղադրիչն է, ո
ր բացատրում է ձգողականությունը: Նման դիագրամով մենք տեսնում ենք, որ խնձորը միշտ շարժման մեջ է։ Նույնիսկ երբ այն արագություն չունի իր անկման սկզբում, խնձորը դեռ շարժվում է ժամանակի մեջ, առաջ է գնում դեպի ապագա: Երբ խնձորի վրա ուժ չի կիրառվում, տարածաժամանակի կորությունը աստիճանաբար կկորացնի նրա հետագիծը․ դեպի ապագա՝ ժամանակավոր արագության և դեպի գետնին՝ տարածական արագության միջև: Խնձորը շարժվում է ուղիղ գծով, բայց տարածաժամանակի կորությունը ճկում է այս ուղիղ գծի կողմնորոշումը ժամանակի և տարածությ
ան միջև։ Այսպիսով, մենք հասկանում ենք, որ եթե խնձորն ընկնում է գետնին, դա այն պատճառով է լինում, որ այն սկսել է ժամանակային արագությամբ: Երկրի կողմից առաջացրած տարածաժամանակի կորությունը պարզապես այս ժամանակային արագությունը վերածել է տարածական արագության: Այսպես, մենք որպես մարդ չենք ընկալում առարկաների ժամանակային արագությունը: Երբ խնձորն ընկնում է, մեզ թվում է, թե անշարժ է: Մենք չենք ընկալում այն փաստը, որ այն ժամանակի ընթացքում ունի ազդեցություններ: Մեր տեսանկյունից, մենք զգում ենք աշխարհը ա
կնթարթից ակնթարթ։ Եվ այս դիագրամը, որտեղ առարկաները ժամանակի ընթացքում կազմում են գլան, այնքան էլ ինտուիտիվ չէ: Հետևաբար, մեր վերջին քայլը կլինի այս գծապատկերը մասնատել՝ ակնթարթ առ ակնթարթ՝ ժամանակ ներառող անիմացիա ձևավորելու համար: Տիեզերքի կորությունը, որի պատճառով ուղիղ գծերը քաշվում են երկրի մեջ, դառնում է կծկման շարժում: Այս կծկման արագությունը հաստատուն է և մշտական, քանի որ տարածաժամանակի կորությունը, որը կախված է միայն երկրի զանգվածից, միշտ նույնն է։ Այնուամենայնիվ, շատ կարևոր է հասկանալ,
որ երկրաչափությունը իրականում չի կրճատվում: Այն փաստը, որ ուղիղ գծերը մոտենում են միմյանց, ստեղծում է կծկման այս տպավորությունը: Երևույթը միանգամայն նման է գնդի մակերեսին։ Գնդի վրա կորությունը հաստատուն է, բայց ուղիղ գծերը կարծես հավերժորեն մոտենում են միմյանց: այս ներկայացումն է, որը ես գտնում եմ առավել գրավիչ՝ ընդհանուր հարաբերականությունը պատկերելու համար: Երկիրը, քանի որ շատ զանգվածային է, դեֆորմացնում է տարածաժամանակը՝ տալով նրան կորություն։ Մեզ համար տարածաժամանակի կորությունը թվում է որ
պես ցանցի անվերջ կծկում: Տեխնիկական առումով մենք ասում ենք, որ գեոդեզիաների միջև պարունակվող ծավալը ժամանակի ընթացքում փոքրանում է կորության պատճառով: Այս ցանցը, որը նեղանում է, ներկայացնում է այն, ինչ մենք անվանում ենք իներցիոն շրջանակներ, շրջանակներ ազատ անկման մեջ: Այս ցանցի շնորհիվ, մարմինը, որը չի ենթարկվում որևէ ուժի, կպահպանի իր շարժումը: Այսպիսով, եթե մենք գցենք խնձորը առանց նախնական արագության, քանի որ դրա վրա ոչ մի ուժ չի գործում, այն կմնա անշարժ ցանցի համեմատ, բայց երբ ցանցը կծկվի, խն
ձորը կընկնի: Հարաբերականության այս պատկերումով հեշտ է նաև տեսնել, որ մոլորակի մակերեսը անընդհատ արագանում է դեպի վեր, քանի որ այն միշտ հակասում է ցանցի բնական շարժմանը: Ի վերջո, եթե որևէ մարմին կողք նետենք սկզբնական արագությամբ, դրա վրա ուժ չի գործադրվի, և, հետևաբար, այն կշարունակվի ուղիղ գծով ցանցի ներսում: Բայց երբ ցանցը կծկվում է, մարմինն անընդհատ հետ է քաշվում դեպի երկիր: Հենց այդպես էլ լուսինը պտտվում է երկրի շուրջ, իսկ երկիրը՝ արեգակի:
Comments