1915. god. Ajnštajn je stvorio strogi matematički model koji kaže da ne postoji nekakva privlačna sila koja deluje na daljinu, nego je u pitanju tkanje samog univerzuma koje svojim deformisanim oblikom čini da tela padaju
U školi smo učili da tela padaju zbog sile gravitacije. Ta sila nam omogućava da predvidimo kretanje objekata, padanje jabuka, kretanje svemirskih tela i letilica. Slika 1.
Slika 1. Njutnova sila gravitacije deluje na jabuku, ali i na Zemlju, i ta dva tela se privlače.
Ali ta sila nije dovoljna da objasni kretanje ako je masa objekta dovoljno velika. Putanja Merukra oko Sunca je elipsa koja ima precesiju, tj. postepeno se zakreće ispisujući rozetu. Slika 2.
Slika 2. Putanja Merkura oko Sunca. Kao da i eliptična putanja rotira oko Sunca.
1915. god. Ajnštajn je stvorio strogi matematički model koji kaže da ne postoj nekakva privlačna sila koja deluje na daljinu, nego je u pitanju tkanje samog univerzuma koje svojim deformisanim oblikom čini da tela padaju. Da bismo razumeli ovaj složen koncept potrebno je da ga predstavimo vizuelno. Slika 3.
Slika 3. Uobičajna prestava deformisanog dvodimenzionalnog prostora. Elastična ravan na koju je postavljen masivni objekat koji deformiše ravan. Najmasivniji objekat će privuću k sebi manje objekte.
Na prvi pogled deluje da slika 3 ima dve prednosti. Vrlo je jednostavna i intuitivna, i pokazuje kako se tela privlače kroz tkanje prostor-vremena čija je geomatrija promenjena. Iako je ova predstava široko prihvaćena ima više mana. Nije prihatljivo da gravitaciju objašnjavamo silom gravitacije. Da manje telo ide nizbrdo privlačeno gravitacijom. Gravitaciju treba da objasnimo prostor-vremenom.
Matematika relativnosti ne zahteva više dimenzije, tj. nije potrebna treća dimenzija za deformaciju 2D ravni kao ni četvrta dimenzija za deformaciju 3D prostora.
Slika 4. Ova predstava je u redu, jer prikazuje deformaciju 2D prostora bez uvođenja treće dimenzije. Krenite u pravcu crne strelice, na gore, završićete na Zemlji zbog zakrivljenosti prostora. A vama će se činiti da ste se kretali u pravoj liniji.
Pokušajmo sada da predstavimo deformisani 3D prostor, odnosno njegovu mrežu deformisano pod dejstvom mase.
Slika 5. Deformisani 3D prostor bi mogao da se prikaže ovakvom mrežom. Pošto je ovo prikaz u 2D ravni, na nama je da zamislimo da ova 3D mreža okružuje Zemlju.
Prostor-vreme ima 4 dimenzije i praktično ga je nemoguće prestaviti u 2D ravni papira ili ekrana. Jedan način bi mogao biti da postavimo časovnike na svaku tačku mreže.
Slika 6. Mreža 3D prostora, dodavanje časovnika, postaje mreža prostor-vremena. Časovnici pokazuju različito vreme zavisno od mesta.
Ipak mreža prostor-vremena nije dovoljno intuitivna jer i dalje ne razumemo zašto jabuka pada ako nema početnu brzinu, zašto je krenula ka Zemlji.
Slika 7. Zašto jabuka pada ka Zemlji iako nema početnu brzinu?
Da bismo razumeli, moramo ukloniti jednu dimenziju prostora da bismo mogli prestaviti dimenziju vremena. Vremenska komponenta prostor-vremena objašnjava gravitaciju. Jabuka je stalno u pokretu, čak i kada nema početnu brzinu, jabuka se kreće u vremenu, napredujući ka budućnosti.
Slika 8. Jabuka pada sa urušavanjem, sažimanjem prostor-vremena ka Zemlji.
I kada nema početnu brzinu, zakrivljenost prostor-vremena će postepeno saviti njenu putanju od vremenske brzine u prostornu brzinu. Mi kao ljudi ne možemo da opažamo vremensku brzinu. Mi opažamo trenutak za trenutkom i promene u prostoru. Zakrivljenost prostor-vremena koja čini da prave linije skreću i "uronjavanju" u Zemlju je konstantna i neprekidna jer zakrivljenost prostor-vremena zavisi samo od mase Zemlje, i uvek je ista.
Zemlja, pošto je veoma masivna, neprestano deformiše prostor-vreme. Zakrivljenost prostor-vremena je neperstana kontrakcija mreže koja uronjava u Zemlju. Mreže koja je u neprestanom "slobodnom padu". Gledano kroz mrežu na tela ne deluje nikakva sila. Jabuka bez početne brzine ostaju na istom mestu mreže, a mreža prostor-vremena se sažima i uronjava u Zemlju noseći jabuku ka njoj, u slobodnom padu iz naše perspektive.
Ako nam je prihvatljivo i razumljiva deformacija prostora, s pravom možemo da pitamo gde je deformacija vremena. Odgovor je u konstantnoj brzini svetlosti (c). Znamo da je daljina (l) jednaka prizvodu brzine i vremena t (l = c * t). Ako se prostor, tj. daljina sažme, sažima se i vreme da bi proizvod c * t važio.
Masa uzrokuje deformaciju prostor-vremena, tako što prostor sažima a vreme usporava. Setimo se da je vasiona od pre 4 milijarde godina krenula u ubrzano širenje (vidi ovde). Ubrzano širenje nastaje pod dejstvom tamne energije koja za sada nema objašnjenje. Da li su se možda tada galaktički klasteri dovoljno udaljili međusobno, ili je gustina materije u prostoru dovoljno opala, tako da se pokazala nova osobina prostor-vremena? Da u nedstatku masa mreža prostor vremena nije više linearna nego da ekspandira, ubrazno šireći vasionu?
https://www.youtube.com/watch?v=wrwgIjBUYVc
Jutjub koji je poslužio za izvor ovog teksta.
Zašto je Ajnštajnova teorija relativnosti "najlepša na svetu"?