Искривление пространства-времени

Давайте рассмотрим мировую линию тела, которое движется в области пространства-времени, где присутствует вещество, и допустим, что вместе с телом движется некий наблюдатель. Выбирая подходяшую систему отсчета, наблюдатель сможет в каждой

точке пространства-времени нейтрализовать в непосредственной близости от себя поле силы тяжести. Он может воспользоваться своими часами для измерения интервала между событиями, которыми сопровождается его путешествие, при условии, что эти события происходят в непосредственной близости друг от друга. Этот интервал будет равен просто собственному времени, измеренному по его часам. Произведя затем суммирование, он найдет полный интервал между любыми двумя событиями на своем пути, измеренный вдоль его мировой линии. Если тело движется свободно, то сопровождающий это тело наблюдатель скажет, что мировая линия тела прямолинейна и что, следовательно, его пути в пространстве-времени будет отвечать максимальная величина интервала. Если масштаб интервала, кроме того, окажется одним и тем же для всех наблюдателей, то путь должен быть таким, что все прочие наблюдатели также получат вдоль него максимальное значение интервала. Однако эти наблюдатели уже не будут считать мировую линию прямолинейной; с их точки зрения, в этом случае нельзя применять специальную теорию относительности. Утверждение, что геодезическая линия (т. е. путь, соответствующий максимальному значению интервала) прямолинейная, основано на специальной теории относительности, в которой пространство-время считается однородным. Но это уже не так.

Упомянутые наблюдатели считают, что наличие вещества служит причиной искривления в его окрестности пространства-времени. В результате этого геодезическая линия оказывается криволинейной. Согласно Ньютону, Земля движется вокруг Солнца по эллиптической траектории благодаря притяжению Солнца. Однако, согласно Эйнштейну, наличие Солнца приводит к возмущению в его окрестности пространства-времени и Земля просто «выбирает себе дорогу» в этой запутанной области, следуя такому пути (который, возможно, следовало бы назвать спиральным эллипсом в пространстве-времени?), вдоль которого после надлежащего учета искривления пространства-времени интервал между двумя любыми

заданными событиями принимает максимальное значение. Иными словами, земная орбита искривлена не из-за силы, действующей со стороны Солнца, а потому, что в искривленном пространстве-времени около Солнца геодезическая линия будет не прямолинейной а криволинейной. Пробиться через препятствия легче кружным путем, подобно тому как часто оказывается проще выбраться из леса, в котором встречаются густые заросли, окольным путем, нежели пытаясь пройти напрямик. Значение концепции искривленного пространства можно более четко проиллюстрировать на специальном примере силового поля.