Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Рисунок 5.13 взят из https://theconversation.com/is-alpha-centauri-the-right-place-to-search-for-life-elsewhere-57716. Плакат на рис. 5.14 взят с сайта https://apod.nasa.gov/apod/ap160220.html, а изображение Малого Магелланова Облака на рис. 5.15 – с сайта http://dslr-astrophotography.com/small-magellanic-cloud-tuc-47/.

У слова «вселенские», использованного в заглавии части 2, несколько значений; я, конечно, имел в виду «прогулки по Вселенной».

Движение на прогулке 5

Свойства движения глубоко связаны с существованием пространства и времени в виде пространства-времени. Из-за их «сговора» оказывается возможным существование абсолютной скорости – скорости света, воспринимаемой одинаково вне всякой зависимости от движения наблюдателей относительно источника света. Но, наблюдая друг за другом, разные наблюдатели обнаружат различия в темпе времени и в длинах вдоль направления движения. Логическая непротиворечивость такого устройства поддерживается тем, что переход к относительному движению имеет геометрическое описание как гиперболический поворот в пространстве-времени, перемешивающий временное и пространственное направления. Все наблюдатели, движущиеся равномерно относительно друг друга, при этом равноправны в отношении всех физических законов, и каждый такой наблюдатель может считать себя неподвижным. Сложение скоростей относительного движения происходит не как арифметическое сложение, и тем самым обеспечивается недостижимость скорости света.

Из свойства движения в пространстве-времени, где есть абсолютная скорость, логически следует, что масса и энергия суть одно и то же. Связь между массой и энергией в случае движущихся тел показывает, что энергия движения возрастает неограниченно при попытке разогнаться до скорости света, что делает скорость света недостижимой для любого тела, которое в принципе может находиться в покое относительно какого-либо наблюдателя. Для гипотетических сверхвысокотехнологичных космических путешествий с постоянно включенными двигателями замедление времени позволяет в принципе достичь объектов в пределах Галактики за относительно небольшое время для экипажа, но необходимая для этого энергия оказывается столь велика, что масса топлива должна в колоссальное число раз превосходить массу полезной нагрузки.

Абсолютная скорость является максимальной скоростью передачи сигналов, что полагает границы прошлому, которое способно повлиять на «здесь и сейчас», и будущему, на которое в принципе можно повлиять из «здесь и сейчас». Для событий, лежащих вне прошлой и будущей зон влияния, даже порядок их следования во времени зависит от движения наблюдателя. Предположение о возможности распространения сигналов быстрее скорости света приводит к логическим сложностям в виде петель во времени.

Прогулка 6Всеобщее свободное падение

Маршрут:Свободное падение: одно для всех. – Невесомость. – Склейка простого в сложное. – Самые прямые в искривленном. – Геодезические на смену Кеплеру и Ньютону. – Равенство без исключений. – Падения света. – Отрезанный ломоть пространства-времени. – Правила черной дыры для навигации. – Часть времени не помещается. – Кривизна: расхождение геодезических. – Нельзя не вращаться.

Главный герой:геодезические