Эйнштейн показал неразрывную связь между пространством, материей и временем


Фотоэлектрический эффект: скорость отделения электронов скачкообразно изменяется для определенных длин волны света. Фото с сайта epochtimes.de Фотоэлектрический эффект: скорость отделения электронов скачкообразно изменяется для определенных длин волны света. Фото с сайта epochtimes.de

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН (1879 — 1955) — ученый, лауреат Нобелевской премии и гуманист.

А. Эйнштейн известен как дружелюбный, рассеянный профессор с лохматой прической и симпатичными морщинами. Его влияние на научный мир как ученого началось 100 лет назад, и его мудрость все еще приводит в трепет ученых мужей. Две первые публикации статей А. Эйнштейна с 1905 года полностью изменили представления людей о картине мира. За одну из них в 1921 году он получил Нобелевскую премию.

До Эйнштейна (с середины XIX века) считали, что свет полностью можно описать как волну. Однако в 1905 году Эйнштейн показал, что свет состоит из элементарных квантовых пучков или фотонов («Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света»). Он вывел формулу, которая связывает корпускулярные характеристики светового излучения, массу и энергию кванта с волновыми – частотой и длиной волны.

Свет может «выбивать» электроны (отрицательно заряженные частицы материи) с поверхности металла, помещенного в вакуум. Первоначально предполагалось, что скорость (энергия) освобожденных электронов определяется силой (интенсивностью) света. Но согласно Эйнштейну, интенсивность света должна определять только количество высвобожденных из металла электронов, а не их энергию. Она будет увеличиваться или уменьшаться только в том случае, если изменить цвет света, то есть длину его волны. Однако только определенные цвета света приводят к резкому изменению энергии электронов.

Данное положение становится понятным, если допустить, что свет поглощается электроном не непрерывной волной, а пучками квантов, то есть фотонами. Только фотоны, энергия которых возрастает с частотой излучения, способна придать скорость электрону, то есть увеличить его кинетическую энергию независимо от интенсивности света. Эта теория о сущности света, позднее убедительно доказанная экспериментально, послужила возникновению квантовой физики. За этот значительный вклад в науку Альберт Эйнштейн в 1921 году получил Нобелевскую премию в области физики.

Во Вселенной существуют различные времена

К фундаментальным понятиям в физике относится время, которое до некоторых пор было принято считать непрерывно текущим. Более того, считалось, что часы, куда бы во Вселенной их ни поместить, всегда будут идти одинаково, то есть время будет везде одинаковым. Однако Эйнштейн в 1905 году в своей работе «К электродинамике движущихся тел» доказал, что относительно часов, находящихся в покое, их идентичный экземпляр, находящийся в постоянном движении, ходит медленней. И таким образом, опять-таки поставил с ног на голову картину мира тогдашней физики, а на самом деле он поставил все на свои места. Это было рождением теории относительности, которая предложила совершенно новый взгляд на Вселенную, что особенно отразилось в развитии специальной теории относительности в общую теорию относительности (1916). Согласно этой теории, гравитация– это следствие деформации («искривления») упругой ткани пространства-времени под воздействием массы, то есть Эйнштейн рассматривает пространство, время и материю в неразрывном взаимодействии.

Например, орбиту вращения Меркурия (ближайшей к Солнцу планеты) не объяснить без учета теории относительности. Меркурий движется не так, как другие планеты, то есть не по эллиптической орбите вокруг Солнца. Под воздействием Венеры его орбита похожа на форму розетки, хотя кажется, что он вращается вокруг Солнца независимо. При этом было невозможно точно рассчитать его орбиту с помощью классической механики Ньютона. Согласно наблюдениям, фактическое вращение по орбите оказывалось на 0,43 градуса в год меньше.

В общей теории относительности описывается влияние массы на пространственно-временной континуум или попросту на пространство-время. Вблизи от значительных масс время протекает заметно медленней, чем в удалении от них. Только потому, что наша планета Земля «такая легкая», нам не заметен этот эффект в повседневной жизни. Иначе не только бы башенные часы в горах постоянно спешили, но каждое маленькое или большое движение там проходило бы намного быстрее. Масса Солнца больше массы Земли в 330 000 раз. В перигелии, так называемом самом коротком расстоянии до Солнца, расстояние между орбитой Меркурия и Солнцем относительно маленькое, и искривление пространства-времени вокруг Солнца особенно сильно. В результате происходит дополнительное воздействие от близкой к Солнцу планеты, Венеры, которая создает помехи орбитальному вращению.

Эйнштейн смог с помощью своей общей теории относительности объяснить возникающее таким образом незначительное отклонение перигелия Меркурия («Объяснение перигельного движения Меркурия с помощью общей теории относительности» 1915). Свет способен «обойти угол»

В этой же работе Эйнштейн предсказал отклонение светового пучка из-за искривления пространства-времени вблизи Солнца. Например, когда мы наблюдаем звезду на небе, то мы, наверное, думаем, что её свет достигает наших глаз по прямой линии. Но по пути к нам он проходит между объектами с большой массой, отклоняясь в той или иной степени от прямолинейного движения. В результате такого «извилистого» прохождения света от звезды мы в конце концов видим её в виде светящейся точки на небосводе.

Одним из доказательств этого эффекта являются звезды, которые видны в короткий момент солнечного затмения (когда тень Луны заслоняет Солнце). Эти объекты, как предсказал Эйнштейн, могут быть видимы, хотя исходя из предположения прямолинейного распространения луча света, они должны быть полностью заслонены Солнцем. Почему в действительности можно наблюдать эти звезды? Есть только одно объяснение: луч света огибает Солнце.

Свет может отклоняться вблизи объектов с большой массой. Но если пространство-время дополнительно, без учета массивных объектов, искривляющих пространство-время, сами по себе искривляются, как можно это доказать?

Общая теория относительности Эйнштейна ставит перед учеными загадки еще и сегодня. Так, сейчас проводятся попытки исследовать так называемые гравитационные волны с одной стороны, с помощью астрономических наблюдений, с другой – с помощью лазерных замеров.

Гравитационные волны – это периодические изменения в структуре пространства-времени, которые предположительно распространяются со скоростью света.

Как можно обнаружить гравитационные волны? Доказательство их существования нашли ученые Халс и Тэйлор после многолетних наблюдений замедления орбитального периода пульсара (вращающейся нейтронной звезды, испускающей высокоэнергетическое пульсирующее радиоизлучение). Определением изменения периода его обращения американские ученые смогли с помощью общей теории относительности Эйнштейна объяснить потери энергии, которые происходят по причине излучения гравитационных волн. За полученные результаты в этом исследовании ученые были награждены в 1993 году Нобелевской премией в области физики.

Версия на немецком

Если Вам понравилась статья, не забудьте поделиться в соцсетях

Вас также может заинтересовать:

  • Окно, через которое можно увидеть и понять тайну и правду жизни (часть 1)
  • Пророчество календаря майя: в 2012 году человечество вступит в совершенно новую цивилизацию
  • В Юте обнаружен новый вид динозавров
  • Анна Хофинга: «Надо повышать уровень человечности»
  • Семимесячные младенцы могут различать человеческую речь


  • Top