Четырехмерное прастору

Сёння кожнаму школьніку вядома, што прастора, у якім існуе чалавек, трохмерна, то ёсць ў яго маецца тры вымярэнні: даўжыня, шырыня і вышыня. Але што такое четырехмерное прастору? Калі мы будзем даследаваць не толькі прасторавае становішча цела, але і тое, як яно змяняецца ў часе, гэта значыць працэсы, якія адбываюцца ў трохмернай прасторы, з'яўляецца яшчэ адна каардыната - час. Четырехмерного прастору і складаецца з трох прасторавых і адной часовай каардынаты. У гэтым выпадку фізікі і філосафы кажуць аб адзіным прасторава-часовым кантынууме. Час і прастора ўзаемазвязаны паміж сабой. Па сутнасці, яны праяўляюцца як розныя бакі четырехмерного прасторы-часу.

Четырехмерное прастору як адзінства прасторы і часу мае цікавае ўласцівасць, якое з'яўляецца следствам тэорыі адноснасці А. Эйнштэйна. Яно заключаецца ў тым, што з набліжэннем хуткасці цела да светлавой на ім павольней цячэ час, а само цела памяншаецца ў памерах.

Ўявіць сабе такое четырехмерное прастору досыць няпроста. Калі мы ў школе малявалі плоскія геаметрычныя фігуры, то не адчувалі ніякіх асаблівых цяжкасцяў - яны былі двухмернымі (мелі шырыню і даўжыню). Складаней было маляваць і прадстаўляць трохмерныя фігуры - конусы, піраміды, цыліндры і іншыя. А ўявіць четырехмерном фігуры даволі цяжка нават матэматыкам і фізікам.

Вядома, да паняцця «четырехмерное прастору» неабходна прывыкнуць. Фізікі-тэарэтыкі ўжываюць паняцце аб четырехмерном прасторы-часу як інструмент у разліках, развіваюць у гэтым свеце четырехмерном геаметрыю.

Тэорыя А. Эйнштэйна гаворыць пра тое, што гравітацыйныя цела спрыяюць скрыўленню вакол сябе четырехмерного прасторы-часу. Няпроста наглядна ўявіць «звычайнае» прастору-час, а скрыўленае - яшчэ цяжэй. Але фізіку-тэарэтыку або матэматыку і не трэба нічога ўяўляць. Скрыўленне для іх абазначае змяненне геаметрычных уласцівасцяў тэл або фігур. Так, напрыклад, даўжыня акружнасці ставіцца да яе дыяметру на плоскасці як 3,14, а на скрыўленай паверхні гэта не зусім так. Магчымасць скрыўлення четырехмерного прасторы тэарэтычна выказаў здагадку ў пачатку дзевятнаццатага стагоддзя руская матэматык Н. Лабачэўскі. У сярэдзіне дзевятнаццатага стагоддзя германскі матэматык Б. Рыма пачаў даследаваць «скрыўленыя» прасторы не толькі трох вымярэнняў, але і чатырох, і далей з любым лікам вымярэнняў. З тых часоў геаметрыю скрыўленне прасторы называюць неевклидовой. Заснавальнікі неевклидовой геаметрыі не ведалі дакладна, у якіх умовах можа спатрэбіцца іх геаметрыя. Матэматычны апарат, які яны стварылі, пасля быў выкарыстаны пры фармуляванні АМАіК (агульнай тэорыі адноснасці).

А. Эйнштэйн паказаў на цікавы эфект, які тычыцца часу: у магутным полі прыцягнення час будзе цячы павольней, чым па-за ім. Гэта значыць, што час на Сонца будзе ісці больш павольна, чым на Зямлі, так як сіла прыцягнення Сонца істотна больш, чым сіла прыцягнення Зямлі. Па гэтай жа прычыне гадзіны на пэўнай вышыні над Зямлёй ідуць трохі хутчэй, чым на паверхні нашай планеты.

Вялікае значэнне для ўсёй навукі маюць такія адкрытыя навукоўцамі ўласцівасці часу, як запаволенне яго побач з нейтроннай зоркі, прыпынак часу ў «чорных дзюрах», гіпатэтычная магчымасць «пераходу» часу ў прастору і зваротнага працэсу.

Па-за поля прыцягнення з'яўляецца так званае вольная прастора - серада, у якой сіла прыцягнення на цела або зусім не дзейнічае, або дзейнічае вельмі слаба ў параўнанні з зямной цяжарам. Зоркі знаходзяцца ў касмічнай прасторы, і вялікая яго частка ёсць прастора вольны.