6.3. Общая теория относительности

В общей теории относительности (ОТО) или теории тяготения, опубликованной в 1916 г., были раскрыты новые стороны зависимости пространственно-временных отношений от материальных процессов. ОТО обобщила СТО на ускоренные системы, т. е. Эйнштейн распространил принцип относительности на все движущиеся системы. ОТО исходит из принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс, количественное равенство которых давно было установлено в классической физике.

Из ОТО был получен ряд важных выводов:

1. Свойства пространства–времени зависят от движущейся материи.

2. Луч света, обладающий инертной, а следовательно и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения. В частности, такое искривление должен испытывать луч, проходящий возле Солнца. Этот эффект, как указывает Эйнштейн, можно обнаружить при наблюдении положения звезд во время солнечного затмения.

3. Частота света в результате действия поля тяготения должна изменяться. В результате этого эффекта линии солнечного спектра под действием гравитационного поля Солнца должны смещаться в сторону красного света, по сравнению со спектрами соответствующих земных источников.

Красное смещение в спектрах небесных тел было обнаружено в 1923–1926 гг. при изучении Солнца, а в 1925 г. – при наблюдении спектра спутника Сириуса.

Теория относительности установила не только искривление пространства под действием полей тяготения, но и замедлила ход времени в сильных гравитационных полях. Даже тяготение Солнца – достаточно небольшой звезды по космическим меркам – влияет на темп протекания времени, замедляя его вблизи себя.

К оглавлению

Одно из самых фантастических предсказаний ОТО – полная остановка времени в очень сильном поле тяготения, например в поле тяготения черной дыры. Черная дыра – это физическое тело, создающее столь сильное тяготение, что красное смещение для света, испускаемого вблизи него, способно обратиться в бесконечность.

6.4. Свойства пространства и времени

Пространство и время являются универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени.

Обычно выделяют всеобщие, общие и специфические свойства простран­ства и времени.

Всеобщие свойства пространства и времени: объективность и независимость от человеческого сознания; универсальность – проявляется на всех структурных уровнях ма­терии; неразрывная связь друг с другом и с движущейся материей; бесконечность – нет места, где пространство и время отсутствовали бы.

Общие свойства пространства: протяженность – существование и связь различных элементов; единство прерывности и непрерывности. Непрерывность означает от­сутствие каких-либо «разрывов» в пространстве. Прерывность проявляется в раздельном существовании материальных объектов. Их единство – это характер перемещений тел от точки к точке; трехмерность – пространство трех измерений.

Общие свойства времени: длительность – последовательность смены состояний; необратимость – однонаправленность от прошлого к буду­щему; неповторяемость – невозможность повторения прошлых событий; одномерность – линейная последовательность событий, связанных друг с другом.

Специфические свойства пространства: конкретные формы и размеры тел; наличие у них внутренней симметрии или асимметрии; изотропность и неоднородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений (верх, низ и др.). Неоднородность озна­чает различные значения кривизны в зависимости от распределения тяго­теющих масс.

К оглавлению

Специфические свойства времени: конкретная длительность существования систем; скорость протекания процессов.

В современной науке используется также понятие биологического и социального пространства и времени.

Специфическими пространственно-временными свойствами в биологических системах являются: асимметрия расположения атомов в молекулах белка и нуклеиновых кислот, собственные временные ритмы и темпы изменения внутриорганизменных и надорганизменных биосистем, взаимосвязь и синхронизация ритмов друг с другом, а также с вращением Земли вокруг своей оси и сменой времен года.

Социальное пространство и время характеризуют особенности протяженности и пространственности социальных объектов.

Социальное времяхарактеризует длительность, пос­ледователь-ность этапов материальной и духовной дея­тельности человека. Главным фактором, определяющим ход социального времени, является деятельность челове­ка, направленная на преобразование среды и самого себя. Все известные единицы кален­дарного времени – секунды, минуты, часы, дни – могут быть достаточно точно измерены.

Совсем другое дело – исчисление длительности соци­альных процессов – это эпоха, эра, сессия, сезон, семестр и т. п. Все они не могут быть не только определены, но не образуют соотношений между собой. Размышляет так и Плиний Старший, римский писатель и ученый, автор афоризма «Не считать надо дни, а взвешивать». Очевидно, что значимые для человека и общества характеристики длительности должны стать компонентами социального времени.

С социальным временем связано и личное время человека. Можно встретить два типа людей, которые по-разному относятся к своему личному времени: одни им вполне самостоятельно распоряжаются, другие не зна­ют, как его провести, чем заполнить. Личностное вре­мя используется непосредственно при определении мно­гих ценностей человеческой жизни и, прежде всего, его деятельности. Леонардо да Винчи считал удавшейся не­зависимо от ее длительности всякую жизнь, прожитую хорошо и достойно.

Личностному времени присуще чувство ритма, так, например, в жизни каждого человека устанавливается оп­ределенная последовательность событий: детство, юность, получение образования, начало творческой деятельнос­ти, вступление в брак, рождение детей и т. д. Такая пос­ледовательность выражает ритмическую организацию индивидуальной жизни, но не всякая последовательность носит ритмический характер. Несовпадение важнейших этапов социальной зрелости человека с его календар­ным возрастом или общепринятым ритмом организа­ции общественной жизни является проявлением арит­мии личностного времени.

К оглавлению

Необходимо отметить сложность и неоднозначность пространственно-временных отношений на уровне от­дельного человека. Личностные время и пространство обусловлены особенностями восприятия самого челове­ка. Именно с ними приходится соизмерять свои поступ­ки, строить планы. Научный подход в этом вопросе не­обходим для более целостного видения мира.

Во всех перечисленных и других системах проявляются всеобщие свойства пространства и времени.

Выводы:

– Фундамент СТО составляют два постулата.

– СТО изменила представление о характере взаимодействий. Скорость передачи взаимодействия не может превышать скорость света в вакууме.

– Релятивистские эффекты пространства и времени не иллюзорны, а действительны.

– Согласно ОТО, тяготение – это не что иное, как искривленность пространственно-временного континуума.