Сила как искривление пространства

Ньютон понимал пространство и время как огромную пустую арену,
где события происходят в соответствии с его законами механики.
Когда-то сцена была полна чудес и тайн, но, по существу, оставалась
инертной и неподвижной, лишь пассивной свидетельницей ритуаль-
ного танца природы. Однако Эйнштейн перевернул это представле-
ние. Для Эйнштейна сама сцена становится важной составляющей
жизни. Во Вселенной Эйнштейна пространство и время уже не были
статичной сценой, как предполагал (и предписывал) Ньютон, — они
приобрели динамичность, изгибались и извивались причудливым
образом. Представьте, что сцену жизни заменил батут, на котором
все актеры мягко проседают под собственным весом. При таком по-

ложении дел мы увидим, что сцена становится столь же важной, как
и актеры.

Представьте, что на кровать положили шар для игры в боулинг и
он мягко утопает в матрасе. Теперь подтолкните небольшой шарик
по искривленной поверхности матраса. Шарик будет двигаться.
Ньютонианец, увидев с большого расстояния шарик, огибающий
большой шар, пришел бы к выводу, что существует некая таинствен-
ная сила, с которой шар для игры в боулинг воздействует на малень-
кий шарик. Он сказал бы, что шар для боулинга мгновенно воздей-
ствует на маленький шарик, притягивая его к центру.

Для релятивиста, который наблюдает движение шарика с близкого
расстояния, совершенно ясно, что никакой силы не существует вооб-
ще. Есть лишь искривление матраса, которое и заставляет шарик дви-
гаться по кривой. Он говорит: «При чем тут притяжение? Есть лишь
давление, которое оказывает матрас на маленький шарик. Теперь
возьмем вместо шарика Землю, вместо большого шара — Солнце, а
вместо матраса — Космос, и мы поймем, что Земля движется вокруг
Солнца не из-за гравитационного притяжения, а потому, что Солнце
искажает космическое пространство вокруг Земли и тем создает дав-
ление, заставляющее Землю двигаться по окружности.

Таким образом, Эйнштейн пришел к выводу, что гравитация боль-
ше похожа на материю, нежели на невидимую силу, действующую
мгновенно в пределах всей Вселенной. Если быстро встряхивать
материю, то образовавшиеся волны побегут по ее поверхности с
определенной скоростью. Это разрешает парадокс исчезнувше-
го Солнца. Если гравитация — побочный продукт искривления
материи пространства-времени, то исчезновение Солнца можно
сравнить (вернемся к матрасу) с резким подскоком с постели шара
для игры в боулинг. Когда матрас резко возвращает себе первоначаль-
ную форму, по поверхности простыни бегут волны, двигающиеся
с определенной скоростью. Таким образом, сведя гравитацию к ис-
кривлению пространства и времени, Эйнштейн смог примирить ее с
теорией относительности.

Представьте себе муравья, пытающегося бежать по смятому листу
бумаги. Он будет передвигаться, раскачиваясь, будто пьяный матрос,
влево и вправо. Муравей горячо возразил бы, что он не пьян, утверж-
дая, что его качает таинственная сила, дергая то влево, то вправо.

Для муравья это ничем не заполненное пространство полно таин-
ственных сил, мешающих ему идти прямо. Однако, глядя на муравья
с близкого расстояния, мы видим, что никакая сила его не тянет. Его
«толкают» складки мятого листа бумаги. Силы, воздействующие на
муравья, — это всего лишь иллюзия, вызванная искривлением про-
странства. Воздействие силы — на самом деле лишь «толчок», когда
он перешагивает через складку бумаги. Другими словами, не гравита-
ция притягивает, а пространство отталкивает.

В 1915 году Эйнштейну наконец удалось завершить то, что он
назвал общей теорией относительности, и это стало фундаментом,
на котором покоится вся космология. В этой удивительной картине
мира гравитация выступает не как независимая сила, заполняющая
Вселенную, а как видимый эффект искривления материи простран-
ства-времени. Теория Эйнштейна была так всеобъемлюща, что
подытожить ее ему пришлось в длиннющем уравнении. В этой бле-
стящей новой теории степень искривления пространства и времени
определялась количеством материи и энергии, содержащихся в них.
Представьте, что в пруд бросили камень. По поверхности пруда пой-
дет рябь, вызванная падением камня. Чем больше камень, тем более
неровной станет поверхность пруда. Похожим образом, чем больше
звезда, тем сильнее искривление пространства-времени, окружаю-
щего звезду.