Частина 12 з 74 - Хокінг Стівен


Світлові конуси минулого і майбутнього для даної події Р ділять простір-час на три області (рис. 2.5). Абсолютна майбутнє даної події - це область, що міститься усередині світлового конуса майбутнього події Р. Це сукупність всіх подій, на які в принципі може вплинути те, що відбувається в точці Р. Події, що лежать поза світлового конуса події Р, недосяжні для сигналів, що йдуть з точки Р, так як ніщо не може рухатися швидше за світло. Отже, на них ніяк не позначається те, що відбувається в точці Р. Абсолютна минуле подія Р лежить всередині світлового конуса минулого. Це безліч всіх подій, сигнали від яких, що поширюються зі швидкістю світла або з меншою швидкістю, можуть потрапити в точку Р. Таким чином, в конусі минулого лежить безліч всіх подій, які можуть впливати на подію в точці Р. Знаючи, що відбувається в який -то момент часу всюди в тій області простору, яка обмежена світловим конусом минулого події Р, можна передбачити, що має відбутися в самій точці Р. Область простору, що не лежить всередині світлових конусів минулого і майбутнього, ми будемо називати зовнішньою. Події, що належать зовнішньої області, не можуть ні самі впливати на події в точці Р, ні опинитися під впливом відбуваються в Р подій. Якщо, наприклад, Сонце прямо зараз раптом перестане світити, то зараз це ніяк не вплине на земне життя, так як ми все ще будемо перебувати в області, зовнішньої але відношенню до тієї точки, в якій Сонце згасло (рис. 2.6), а дізнаємося про все лише через вісім хвилин - час, за який світло від Сонця досягає Землі. Тільки тоді відбуваються на Землі події потраплять в світловий конус майбутнього тієї точки, в якій Сонце згасло. З тієї ж причини ми не знаємо, що в даний момент відбувається далеко у Всесвіті: дійшов до нас світло далеких галактик був виданий мільйон років тому, а світло від самого далекого об'єкта, що спостерігається йшов до нас 8 тисяч мільйонів років. Це означає, що, вдивляючись у Всесвіт, ми бачимо її в минулому.














Якщо знехтувати гравітаційними ефектами, як це зробили в 1905 р Ейнштейн і Пуанкаре, то ми прийдемо до так званої спеціальної (або приватної) теорії відносності. Для кожної події в просторі-часі ми можемо побудувати світловий конус (що представляє собою безліч всіх можливих шляхів, за якими поширюється світло, випущений в даній точці), а оскільки швидкість світла однакова для будь-якої події і в будь-якому напрямку, все світлові конуси будуть однакові і орієнтовані в одному напрямку. Крім того, ця теорія говорить нам, що ніщо не може рухатися швидше за світло. Це означає, що траєкторія будь-якого об'єкта в часі і в просторі повинна представлятися лінією, що лежить всередині світлових конусів для всіх подій на ній (рис. 2.7).


Ейнштейн висловив припущення революційного характеру: гравітація - це не звичайна сила, а наслідок того, що простір-час не є плоским, як вважалося раніше; воно викривлене розподіленими в ньому масою і енергією. Такі тіла, як Земля, зовсім не примушують рухатися по викривленим орбітах гравітаційної силою; вони рухаються по лініях, які у викривленому просторі найбільше відповідають прямим в звичайному просторі і називаються геодезичними. Геодезична - це найкоротший (або найдовший) шлях між двома сусідніми точками. Наприклад, поверхня Землі є викривлене двовимірне простір. Геодезична на Землі називається великим колом і є найкоротшим шляхом між двома точками (рис. 2.8). Оскільки найкоротший шлях між двома аеропортами - по геодезичної, диспетчери завжди задають пілотам саме такий маршрут. Відповідно до загальної теорії відносності, тіла завжди переміщаються по прямим в чотиривимірному просторі-часі, але ми бачимо, що в нашому тривимірному просторі вони рухаються по викривлених траєкторіях. (Поспостерігайте за літаком над горбистій місцевістю. Сам він летить по прямій в тривимірному просторі, а його тінь переміщається по кривій на двовимірної поверхні Землі).