В течение тысячелетий человечество было уверено в том, что пространство, в котором мы находимся, — это неограниченное «плоское» (неискривленное) пространство — пространство Евклида — и что существует единое, текущее повсюду одинаково время, независимое от пространства и вообще чего бы то ни было (мировое время). Двумерной моделью части такой Вселенной может служить просто кусок плоскости. Но в двадцатом веке благодаря специальной теории относительности стало ясно, что мир устроен сложнее. То, «в» чем мы находимся, есть пространство время, которое для разных наблюдателей (движущихся по равному регистрирующих приборов) по-разному расщепляется на пространство и время, так что времен, во всяком случае, очень много.
Десять лет спустя положение стало еще сложнее. Благодаря общей теории относительности мы осознали, что только там, где плотность масс мала, пространство может считаться «плоским», вообще же оно искривлено. Если кривизна постоянна и положительна, то безграничное пространство является конечным, замкнутым. Модель части такой Вселенной — цилиндрического мира Эйнштейна. Здесь радиус кривизны со временем не изменяется.
После работ Фридмана и открытия Хабблом закона красного смещения стало ясно, что положение еще сложнее: Метагалактика расширяется, кривизна пространства, какова бы она ни была, со временем изменяется.
Общая теория относительности знает и еще более сложные космологические модели, в частности, такие, в которых не существует единого мирового времени, где время искривлено или даже замкнуто. Возможно такое положение, когда пространство конечно, но это все же не все пространство (полузамкнутые модели).
Короче говоря, за последние полвека мы постепенно свыклись с мыслью, что метрические (измеряемые) свойства пространства или пространства — времени могут быть достаточно запутанными.
Но были основания полагать, что хотя бы топологические свойства являются сравнительно простыми. Ни из чего, конечно, не следует, что природа обязана наделять пространство — время лишь простейшими топологическими свойствами, удобными для нас, — просто до сих пор мы не знали ничего такого, что заставило бы нас отказаться от такой надежды. Но старки, по-видимому, и ее разрушают.
К наиболее устойчивым, наиболее внутренним и, в этом смысле, наиболее важным свойствам пространства — топологическим свойствам — принадлежат такие, как размерность (число измерений), связность (грубо говоря, свойство пространства состоять из одного или нескольких кусков), ориентируемость. Согласно традиционным физическим воззрениям реальное пространство трехмерно, односвязно и ориентируемо. Пространство — время четырехмерно или, точнее, (3 + 1) = мерно. Почти невозможно представить себе, что происходило бы в таких областях пространства — времени, которые обладали бы размерностью (2 + 2), то есть расщеплялись бы на двумерное пространство и двумерное время. Несколько легче представить, что может происходить в многосвязном пространстве. Еще несколько легче понять, какие сюрпризы могут таиться в неориентируемом пространстве.
Воспользуемся опять нашей двумерной моделью, но теперь до склеивания краев полоски закрутим ее на пол-оборота. Полученная поверхность называется листом Мебиуса и служит простейшим примером не ориентируемого пространства (односторонней поверхности). Закрученность (твист) резко изменяет топологические свойства поверхности. У обычного кольца имеются две стороны; для наглядности внутреннюю и внешнюю стороны можно, например, выкрасить в разные цвета.
Легко убедиться, что у листа Мебиуса нет внешней и внутренней стороны, это односторонняя поверхность. Не пересекая нигде краев, мы можем всю ее выкрасить в один цвет непрерывным движением кисточки.
«Хорошую» (двустороннюю) поверхность замкнутый контур делит на две части. Если поверхность разрезать по контуру, то она распадется. Если контур —это канал, то для того чтобы с одного участка — суши попасть на другой, необходимо пересечь канал. В неориентируемом пространстве (на односторонней поверхности) можно попасть на противоположный берег замкнутого канала, идя вдоль берега. Здесь каналы и реки, так сказать, однобережные. Замкнутый канал не делит сушу на две части. Пусть, например, канал прорыт по «экватору». Разрежем лист Мебиуcа по этой линии. Против ожидания он не распадется на две части, как обычное цилиндрическое кольцо, а превратится в дважды закрученное кольцо вдвое больших размеров. Теперь это двусторонняя поверхность.
В галактических масштабах пространство безгранично, а время условно. Но для нас, землян, расстояния играют немалую роль. И поэтому когда нам нужна быстрая доставка груза в Нерюнгри Якутия или какую либо другую провинцию нашей Родины, нужно подойти к вопросу ответственно. Выбрать благонадежную транспортную компанию, отвечающую за скорость и транспортировку. Таких организаций не так много, но зато уровень обслуживания выше всяких похвал.
Похожие записи
Комментариев нет
Оставить комментарий или два