Эйнштейн создал две теории относительности: специальную (1905 г.), в которой рассматривается взаимосвязь скорости и времени, энергии и массы, и общую (1916 г.), доказывающую взаимосвязь между материей (гравитацией), временем и пространством {11}.
Эйнштейн принял в качестве исходных основополагающих два постулата, на фундаменте которых построил теории относительности, хотя в этом «фундаменте», как уже отмечалось, находятся знания многих выдающихся ученых. Но именно Эйнштейн «догадался» сложить из этих знаний-блоков фундамент новой физики.
Первый постулат — специальный принцип относительности, согласно которому законы природы остаются неизменными (ковариантными) во всех инерциальных системах отсчета (приоритет в осознании этого принципа принадлежит Пуанкаре и Эйнштейну).
Второй постулат — утверждение о том, что любые взаимодействия во Вселенной не могут осуществляться со скоростями, превышающими скорость света в вакууме (приоритете обосновании этого принципа принадлежит Эйнштейну).
Учитывая, что Эйнштейн полностью отказался от субстанциальной концепции времени, и принимая во внимание вышеизложенные постулаты, порядок во времени, по Эйнштейну, обусловливается реальными физическими процессами, т. е. и пространство, и время имеют физический смысл «только как определение порядка событий, связанных между собой взаимодействиями».
Сам Эйнштейн говорит об этом так: «О точках пространства и моментах времени говорили так, как будто они были абсолютной реальностью. Не замечалось, что истинным элементом пространственно-временной локализации является событие».
Из теории Эйнштейна следует взаимозависимость массы и энергии. Их эквивалентность Эйнштейн выразил формулой, сразу ставшей знаменитой и классической: Е= тс2 (Е — энергия тела; т — масса тела; с — скорость света в вакууме).
Из общей теории относительности также следует, что гравитационные свойства материи, создающей гравитационное поле, тождественны искривлению пространства-времени. Пространство-время наделяют способностью искривляться — деформироваться и, в свою очередь, воздействовать на гравитационные свойства материи. Эйнштейн устанавливает зависимость времени (хода часов) от гравитационного потенциала. Таким образом, пространство и время зависят от событий, но и события, в свою очередь, зависят от искривлений пространства-времени.
Для нас важно, что в соответствии с принципами, принятыми в теориях Эйнштейна, главным содержанием пространства- времени являются события. Эйнштейн в развитие этой точки зрения (и это отличает его от всех предшественников по реляционному видению времени) в общей теории относительности наряду с таким время формирующим фактором, как относительная скорость тел, вводит и такое фундаментальное проявление Природы, как гравитация. Таким образом, он не просто провозглашает, что время есть отношение событий, он указывает, как эти события влияют на время.
Эйнштейн показал, что время, в течение которого свет распространяется от одного тела к другому, зависит как от расстояния между этими телами, так и от того, где находятся часы, т. е. от системы отсчета, а это значит, что промежуток времени между двумя событиями есть величина относительная.
Эйнштейн, опираясь на принцип относительности и на принцип постоянства скорости света, уже в работе «К электродинамике движущихся тел» {11} обосновывает понятие относительности-одновременности. Из него следует, что одновременность двух событий очевидна только для событий, которые произошли недалеко друг от друга. Если события далеко разнесены в пространстве, то их одновременность (или неодновременность) будет зависеть от системы отсчета, относительно которой они наблюдаются. Два события для одного наблюдателя могут оказаться одновременными, а для другого, движущегося относительно первого, — происходящими в разные моменты времени.
Относительность времени и базируется на относительности одновременности разноместных событий.
Эйнштейн оставил без изменения представления классической механики о непрерывном и беспредельно делимом времени. (То есть, время — не дискретно.)
Кратко подведем итоги, что же привнесла теория Эйнштейна в понимание мировых закономерностей, связанных со временем:
— время вместе с пространством составляет четырехмерный мир;
— время не абсолютно, одновременность событий имеет смысл в одной системе отсчета или в инерциальных системах координат;
— сам ход времени зависит от движения и потому относителен. Часы, движущиеся относительно нас (чем больше скорость, тем больше эффект), всегда представляются отстающими. Это означает, что измеряемое ими время замедлено в своем беге;
— на время оказывают влияние силы тяготения — время течет тем медленнее, чем больше гравитация;
— скорость света зависит от гравитации и может изменяться только в сторону уменьшения;
— движущееся тело имеет запас кинетической энергии, и масса этого тела больше, чем масса того же тела в состоянии покоя.
Обратим внимание нато, что, полностью отказавшись от ньютоновского понятия абсолютного времени (единого в мировом масштабе), Эйнштейн не просто показал, что время всегда относительно, он это понятие прочно увязал с воздействием на любое материальное тело внешних факторов — таких как гравитация и скорость тела, зависящая от системы отсчета.