Поэтому учёные пришли к выводу, что существует невидимое «гало» тёмной материи, которое удерживает галактики от того, чтобы разваливаться. Новое исследование полностью подтверждает, а главное – предсказывает образование гало тёмной материи. Его данные полностью согласуется с данными, полученными при наблюдениях за последние 100 лет.
О теории относительности «на пальцах»
Пора переходить непосредственно к теории относительности. Рассказать о ней настолько просто, чтобы её понял даже ребёнок, вероятно, невозможно. Потому что существуют понятия и теории, интуитивно не воспринимаемые нашим мозгом, о чём я уже не раз говорил в предыдущих главах. Но можно описать теорию относительности так, чтобы она не вызывала страха в изучении (Трефил, 2007). Ну а база по физике и математике нужна в любом случае.
Столь великая работа не могла не обрасти различными легендами. По одной из них, прозрение пришло к Альберту Эйнштейну в то мгновение, когда он ехал на трамвае по Берну (Швейцария) и взглянул на уличные часы. Эйнштейн внезапно осознал: если б трамвай разогнался до скорости света, то в его, Эйнштейна, восприятии эти часы остановились. То есть время исчезло бы.
Как бы то ни было, этот эффект является следствием одного из центральных постулатов теории относительности – различные наблюдатели по-разному воспринимают действительность, включая столь фундаментальные величины, как расстояние и время.
Если переходить на научный язык, то Эйнштейн показал, что описание любого физического события или явления зависит от системы отсчёта, в которой находится наблюдатель.
Если, к примеру, пассажирка движущегося поезда уронит свою сумочку, то для неё она упадёт вертикально вниз, а вот для пешехода, стоящего на платформе, мимо которой едет этот поезд, сумочка будет падать по параболе.
Не стóит, правда, забывать, что есть и универсальные вещи, не зависящие от точки отсчёта. К примеру, закон, согласно которому вызвано падение, никак не зависит от наблюдателя. Иными словами, от наблюдателя зависит лишь описание событий, но не законы природы. В этом и заключается принцип относительности.
Принцип относительности породил две теории, одна из которых является частным случаем другой, и которые, собственно, описал Эйнштейн.
Специальная (частная) теория относительности (СТО), опубликованная в 1905 году, говорит нам о том, что законы природы одни и те же для всех систем отсчёта, движущихся с постоянной скоростью. Общая теория относительности (ОТО), распространяющая этот принцип на любые системы отсчёта, включая движущиеся с ускорением, гораздо более сложная с точки зрения математического аппарата. Поэтому она была завершена Эйнштейном лишь к 1916 году.
Осознавая, сколько было потрачено лет и насколько обширную совокупную работу совершили многие учёные, чтобы сформулировать и описать теорию относительности, хочется передать привет всем тем, кто уверенно обещает объяснить её «на пальцах», говоря, что и базовых знаний будет достаточно.
Специальная теория относительности (СТО)
Начну с того, что абсолютное большинство самых парадоксальных и противоречащих интуиции и логике эффектов, которые возникают при движении со скоростью, близкой к скорости света, предсказывает именно СТО. Самый известный из них – эффект замедления хода часов, или эффект замедления времени. Уверен, большинство из вас сейчас вспомнило фильм «Интерстеллар».
В этой же картине представлены и кротовые норы, являющиеся одним из следствий формул СТО. Если не вдаваться в подробности, то суть и аллегории фильма и формул заключается в том, что время в системе координат, движущейся со скоростями, близкими к скорости света, относительно наблюдателя растягивается. Ну а длина (протяженность в пространстве) объектов вдоль оси направления движения – наоборот, сжимается.
Вообще, этот эффект был описан ещё в 1889 году ирландским физиком Джорджем Фицджеральдом. Затем дополнен в 1892 году Хендриком Лоренцем из Нидерландов. В результате он получил название «сокращение Лоренца – Фицджеральда».
Вот почему я говорю, что теория относительности – это результат совокупной работы многих учёных.
Сокращение Лоренца – Фицджеральда объясняет, почему опыт Майкельсона – Морли, на который ссылаются адепты эфирной гипотезы (определение скорости движения Земли в космическом пространстве путём замеров «эфирного ветра») дал отрицательный результат и показал, что эфира не существует.