Новости

В представлении современной физики, все процессы во Вселенной – от взрывов сверхновых до сердцебиения – в конечном итоге сводятся к четырём видам фундаментальных взаимодействий: электромагнитному, слабому, сильному и гравитационному. Впрочем, возможно, что и они являются не более чем проявлениями одного, единого базового взаимодействия.

В самом деле, два фундаментальных взаимодействия (электромагнитное и слабое) уже удалось объединить в рамках общей теории, и существуют неплохие шансы на то, что уже в обозримое время эта задача будет решена как минимум для трёх видов взаимодействий. Но четвертое – гравитация – стоит здесь особняком. Несмотря на все свои поразительные успехи, квантовая механика перед ней пасует, и самым успешным её описанием сегодня остается Общая Tеория Oтносительности (ОТО), созданная Альбертом Эйнштейном около столетия назад.

О том, что же в гравитации такого особенного, нам рассказал один из ведущих мировых специалистов в области ОТО, профессор Миссурийского университета Сергей Михайлович Копейкин.

Так что же такое гравитация и чем она отличается от других фундаментальных взаимодействий?

– Моя собственная точка зрения близка к позиции Эйнштейна, который рассматривал гравитационное поле, как геометрическую характеристику четырёхмерного пространства-времени. В его описании любая масса или энергия (а для ОТО это понятия взаимозаменяемые – все помнят, что их связывает прямая зависимость E=mc2) вносят в структуру пространства-времени искажения. Иначе говоря, масса искривляет его, аналогично тому, как массивное тело, положенное на поверхность натянутой резиновой пленки, прогибает её. Эти искажения и являются геометрическим проявлением гравитационного поля.

Уже в этом представлении содержится одна важная особенность гравитации, отличающая её от всех других полей. Видно, что гравитация сама по себе является как бы естественной частью пространства-времени, и существует лишь как его геометрическая характеристика.

Другое интересное отличие гравитации от остальных фундаментальных взаимодействий также вытекает из ОТО: гравитационное поле в любой конкретной точке можно «обнулить» путём простого преобразования координат. Иначе говоря, если мы стоим на Земле двумя ногами, мы будем ощущать на себе притяжение планеты. А если начнём двигаться с ускорением в свободно падающем лифте, гравитация в небольшом объёме пространства внутри лифта станет нулевой. Ни для одного другого поля фундаментальных взаимодействий такое преобразование невозможно. Нельзя выбрать систему координат таким образом, чтобы нулевым вдруг стало, скажем, электромагнитное поле.