Теория на относителността

Представете си че сте в стая, носеща се в космоса, на милиони светлинни години от каквото и да е планетно гравитационно влияние. Ще можете да летите из стаята без усилие. Тела в покой остават в покой. Тела, движещи се по права линия, продължават да се движат до момента, в който се ударят в стена. Ако си представим, че ракетни двигатели започнат да ускоряват тази стая, тя започва да ви избутва нагоре и ако са достатъчно силни, вие може да ходите по пода й точно както по земята. Според Айнщайн е нямало разлика между това да вървите на земята (привлечени от гравитацията) и това да бъдете ускорен в космоса. Тъй като всички наблюдатели трябва да се съгласят с основните физични закони, тези които описват гравитацията трябва да са по някакъв начин еквивалентни към тези, които описват ускорението в пространството.

Според теорията на относителността, присъствието на материя във вселената променя геометрията на космоса. Представете си, че поставяте боулингова топка на трамплин.Топката изкривява пространството, карайки близките обекти да се движат към нея. Нещо подобно на това е отговорно за силата на гравитационно привличане. Въпреки, че сме изчислили скоростта на гравитацията и до днес не знаем точно как работи тя.

Ако видим ябълка да пада към земята, ще си помислим, че някаква невидима сила я придърпва към нея. Според Айнщайн е нямало никаква невидима сила - вместо това самото присъствие на земята в космоса пречупва заобикалящото я пространство-време. Ябълката просто следва най-натуралният възможен път. Въртящите се обекти не само огъват пространство-времето, но го и усукват.

Ако идеята на Айнщайн е била вярна и масивните обекти наистина огъват пространството, значи гравитацията ще огъва всяко нещо, минаващо през това пространство - дори и светлината.
Нека си представим светлина от далечна звезда, минаваща през слънцето. Според Нютон, гравитацията представлява привличане между обекти с маса - щом светлината няма маса, тя няма да й повлияе. Според Айнщайн, масивен обект като слънцето огъва пространството, следователно светлината движеща се по огънато пространство трябва да е изкривена.

Кой е бил прав?

Било доста трудно да се определи. Отражението на светлината предсказано от уравнението на Айнщайн е било доста малко, плюс това е нямало как да се види светлината от звезди, стоящи зад слънцето, защото то свети много ярко. Трябвало е някак си учените да могат да наблюдават звездите през деня...

За щастие, само 4 години след публикацията на Айнщайн за относителността е имало слънчево затъмнение от северна Бразилия до бреговете на Африка. И на двете места били изпратени астрономически експедиции, оборудвани с телескопи и апарати, за да заснемат звездите зад закритото слънце. Ако Айнщайн е бил прав, положението на звездите е щяло да се различава от нормалното им такова, заснето през нощта няколко месеца по-рано.

Резултатите от наблюденията потвърдили теорията на Айнщайн.

Според тази теория е било възможно и съществуването на един от най-странните обекти във физиката. Ако направите достатъчно голяма деформация в пространство-времето като поставяте достатъчно голяма маса в достатъчно малко пространство, можете да направите регион във времето и пространството, който да е толкова силно нагънат, че нищо, дори и светлината да не може да му избяга. И тъй като нищо не пътува по-бързо от скоростта на светлината, всяко нещо което попадне вътре ще бъде хванато в капан, докато квантово механични ефекти не му позволят да избяга. Това струпване на маса на малко пространство се нарича черна дупка.

Черните дупки могат да са всякакъв размер и маса. Единственото нещо което се изисква е достатъчно маса да може да бъде концентрирана на малко пространство до точка, в която се разрушава от собствената си гравитация. Звездните черни дупки се формират, когато звезди 20 (или повече) пъти по-големи от слънцето изчерпат запасите от гориво в ядрото си. Те се изстудяват бързо и се разрушават, а ударната вълна от експлозията се нарича супернова. Малкото плътно ядро на звездата остава цяло, заради силата на гравитацията. То продължава да се руши навътре, заради собственото си тегло, частиците в ядрото му се разбиват една в друга, докато накрая всичко което остава е черна дупка. Цялата маса на звездата се концентрира в единица площ от пространството. Супер масивните черни дупки могат да съдържат маса 1000 000 000 пъти по-голяма от тази на нашето слънце. Тези чудовища се намират в центъра на всяка голяма галактика.