Как на самом деле выглядит искривленное пространство (визуально)?

Путешествуя по искривленному пространству-времени, вы не заметите большой разницы. Это связано с тем, что любые области пространства-времени, с которыми вы, вероятно, когда-либо столкнетесь, локально выглядят точно так же, как плоское пространство-время. Это отличная новость для нас, потому что это означает, что мы всегда можем предположить, что продвижение вперед действительно заставит нас двигаться вперед, а не в сторону или что-то в этом роде.

Как удаленный наблюдатель, мы действительно можем видеть, как выглядит искривленное пространство. Явление, называемое гравитационным линзированием, позволяет нам увидеть искривление пространства-времени, когда свет проходит через объекты большой массы. Взгляните на картинку ниже. Это кольцо вокруг звезды — это свет из галактики за звездой, прошедший сквозь искривленное пространство-время.

Опытные наблюдатели на самом деле могут увидеть еще несколько примеров линзирования на этом изображении (я вижу 5 других, но я не астроном. Сколько видят другие люди?), но вы поняли идею. Довольно круто, а?

Понятно, что вы можете почувствовать, что эта визуализация не дает вам интуитивного понимания того, как вещи должны вести себя в искривленном пространстве-времени. Вот почему вы часто видите упрощение 2D; проще донести суть. Но если вам нужно наглядное изображение того, как гравитация на самом деле искажает/искривляет пространство-время, вы не найдете ничего лучше (по крайней мере, ничего, что я могу придумать), чем красивое изображение кольца Эйнштейна, подобное приведенному выше.

_{Изображение взято из Википедии}

Когда мы визуализируем риманово многообразие извне, абстрактно, как часть обычного пространства, но с другой метрикой, как в дисковой модели гиперболической плоскости, мы получаем очень красивые образы, но они выглядят совсем не так, как выглядели бы на самом деле. существо, живущее внутри него.

Когда вы находитесь внутри, это не выглядит таким уж искаженным, потому что и вы, и световые лучи, и т. д. искажаются одинаково. Идя к границе в модели гиперболического диска, вы будете становиться меньше с каждым шагом. Однако вы заметите некоторые вещи, такие как параллельные линии, которые удаляются друг от друга, треугольники, углы которых не складываются.$\pi$, и т. д.

Ниже приводится изображение изнутри гиперболического пространства, сделанное давным-давно центром геометрии , показывающее замощение пространства правильными додекаэдрами, что, очевидно, невозможно в евклидовом пространстве.

Как упомянул Йоханнес в комментарии, в фильме «Интерстеллар» есть довольно точная и качественная графика гравитационно искривленного пространства, например, это изображение черной дыры с ее аккреционным диском.

Обратите внимание, что диск, по существу, лежит в плоскости, свет из центральной части не может выйти наружу, но свет, исходящий изначально от нас, может преломиться в нашем направлении, так что мы видим диск практически повсюду вокруг черной дыры. Однако вы не видите напрямую, что находитесь в искривленном пространстве, вы просто видите, что свет искривляется гравитацией, и качественно он не выглядит иначе, чем в плоском пространстве, в котором свет искривляется гравитацией.

Пространство-время основано на идее, что масса/энергия не меняются, но меняется пространство, которое содержит все вещи. Следовательно, понятие времени отражает это изменение в пространстве.

Другими словами, скорость C постоянна и, следовательно, постоянна масса. Относительно только изменение пространства и нашего представления о времени.

«Увидеть» это так же просто, как осмотреть свой дом или офис. Сама реальность изменений — это пространство-время в действии.