Семь маленьких глав об устройстве мира
Карло Ровелли – основоположник теории петлевой квантовой гравитации, он пытается связать опирающиеся на разные принципы физические теории: общую теорию относительности и квантовую физику. В случае успеха это позволит ему и его коллегам закрыть белые пятна в науке о законах природы и построить универсальную теорию всего. В своей книге «Семь этюдов по физике» Ровелли утверждает, что вышеназванные теории по большей части не противоречат друг другу, а смотрят на мир под разными углами. Он говорит о сложных вещах просто и понятно, ведь его этюды – это расширенная версия серии статей из приложения итальянской газеты Il Sole 24 Ore, которые он писал специально для тех, кто почти или совсем ничего не знает о современной науке. Небольшие изящные этюды о физике дают общее представление о лучших в XX веке открытиях и загадках этой удивительной науки и будут интересны и полезны всем без исключения читателям.
Этюд 1. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна
В 1905 году престижный научный журнал Германии «Анналы физики» опубликовал сразу несколько статей недавнего выпускника швейцарского политехнического вуза Альберта Эйнштейна. Одна из них описывала его первую теорию относительности, позже названную специальной. Статья объясняла, что время протекает не одинаково для всех: настоящее субъективно. Несмотря на ее признание учеными и посыпавшиеся после этого на Эйнштейна предложения о работе, его теория не согласовывалась с уже существовавшим законом всемирного тяготения Исаака Ньютона.
Эйнштейн работал над этой проблемой в течение 10 лет и в результате опубликовал общую теорию относительности – русский физик Лев Ландау назвал ее самой красивой из существующих физических теорий.
Ньютон объяснял падение предметов и вращение планет действием силы тяготения, которая, словно магнит, притягивает материальные тела друг к другу. Пространство Вселенной он представлял вместительным контейнером или громадной коробкой, где все объекты перемещаются по прямой линии, пока сила не заставит их пути изогнуться. Из чего состоит этот мировой контейнер и как сила тяготения действует на удаленные друг от друга объекты, оставалось загадкой.
Англичане Джеймс Максвелл и Майкл Фарадей еще до появления на свет Эйнштейна добавили в ньютоновский мир важный элемент: колеблющееся и наполняющее пространство электромагнитное поле. С юности очарованный электромагнитным полем, крутящим роторы электростанций, которые строил его отец, Альберт Эйнштейн понял, что гравитация (взаимодействие материальных тел или объектов) на него похожа. Его осенило, что пространство и гравитационное поле – одно и то же. Мы не внутри жесткой конструкции: Земля вертится вокруг Солнца, потому что находится в изгибающемся пространстве и крутится в нем, как шарик в воронке.
Согласно общей теории относительности, пространство и время искривляются. Дальше от поверхности земли время летит быстрее: живущий у моря близнец чуть моложе родственника-горца. Порой пространство искривляется до такой степени, что исчезает – превращается в черную дыру. Это происходит при сгорании большой звезды: ее остатки сжимаются в одну точку.