Квантовый ум. Грань между физикой и психологией

Свет, обладающей и волновыми, и корпускулярными свойствами, можно представлять себе как поток частиц, подобных пулям. Свет будет вести себя более или менее так же, как пули, несмотря на то что свет, в отличие от пуль, не имеет никакой массы.

Эйнштейн рассуждал, что поскольку свет будет стараться идти по прямой, то, если лифт ускоряется, свет, при прохождении через ускоряющийся ящик, будет выглядеть «падающим», как это было бы вблизи огромной планеты, воздействующей на него силой тяготения. Даже хотя свет не имеет массы, его путь выглядел бы искривляющимся. Поскольку об ускорении можно говорить как об изменениях в пространстве и времени (или искривлении пространства-времени), мы с тем же успехом можем сказать, что свет искривляется потому, что пространство вокруг этого лифта и внутри него искривлено. Основанием для этого служит то, что, согласно принципу эквивалентности, тяготение действует так же, как кривые в пространстве и времени.

Тяготение – или эквивалентное ему искривленное пространство-время – изгибает лучи света. Принцип эквивалентности утверждает, что поскольку тяготение эквивалентно ускорению (то есть кривым в пространстве-времени), то для достижения эффекта тяготения должно быть искривлено само пространство вблизи большой планеты. Иными словами, Эйнштейн понял: то, что Ньютон считал тяготением, представляет собой искривленное пространство-время.

При таком понимании тяготение перестает быть главной силой; вместо этого, оно становится проявлением искривленного пространства-времени. Кривизна – свойство подобное массе. Пространства вокруг нас искривляются в определенные времена и в определенных местах, и само пространство, в котором мы живем, действует на нас подобно субстанции!

Вывод, к которому пришел Эйнштейн, состоял в том, что свет искривляется из-за тяготения, то есть из-за искривления пространства.

Вам может показаться, что вся эта концепция слишком далека от повседневного опыта, чтобы быть правдоподобной. Но вы можете доверять своему чувству сновидения больше, чем повседневному опыту. Вы знаете, что когда вещи «становятся тяжелыми», кажется, что они искажают все вокруг. Но прежде чем углубляться далее в измененные состояния, давайте вернемся к физике.

Оказывается, что когда ученые действительно измеряли свет вблизи тяжелых планет, лучи света на самом деле изгибались под действием тяготения. Астрономы дожидались солнечного затмения и измеряли, как свет от других звезд изгибается в пространстве вблизи больших планет. Они обнаружили, что вычисления Эйнштейна были верны. Когда эти астрономы подтвердили, что пространство-время искривляется, это наделало много шума в научном сообществе.

Рис. 30.4. Искривление света и пространства-времени вблизи массивной планеты

Поскольку пространство вокруг тяжелой планеты искривлено, если свет, излучаемый яркой звездой в верхнем левом углу (рис. 30.4), проходит вблизи Солнца, то он будет казаться наблюдателю на Земле приходящим от звезды справа, а не оттуда, где действительно находится звезда. Эксперименты показали, что луч света от таких звезд изгибается, когда поблизости есть тяжелая планета или звезда, наподобие Солнца. Чем больше тяготение, тем больше искривляется путь света.

Вы вспомните, что черная дыра – это звезда, которая становится такой плотной, что втягивает в себя лучи света, пытающиеся пройти мимо нее. Таким образом, если тяжелая планета – это не Солнце, а самая плотная из всех планет, а именно черная дыра, то тяготение настолько искривляет пространство, что оно замыкает свет внутри себя.

Рис. 30.5. Из-за черной дыры наблюдатель вообще не видит звезды!

Свет старается следовать пространству; если пространство не искривлено, он движется по прямой линии. Но если лучи света искривляются, то, исходя из принципа эквивалентности, можно предполагать, что либо искривлено само пространство-время, либо поблизости есть большая планета, обладающая сильным тяготением. Что касается Эйнштейна, то он просто считал, что тяготение искривляет пространство-время.

Тяготение – это кривизна в пространстве-времени

По-другому это можно выразить следующим образом: то, что мы называем тяготением, представляет собой мощное воздействие, исходящее от, в иных отношениях скрытой, кривизны пространства-времени. Вкратце, в этом и состоит общая теория относительности без связанной с ней математики.

Вы можете думать о пространстве-времени так же, как думаете о своем матраце. Пространство вокруг черной дыры выглядело бы наподобие того, как выглядит ваш матрац, когда вы стоите на нем одной ногой. Остальной матрац остается более или менее плоским, но вблизи вашей ступни, то есть вблизи черной дыры, матрац проминается. Если вы достаточно тяжелы, в матраце образуется яма.