Для загальної теорії відносності характерне те, що вона не має в тісному значенні слова безпосереднього практичного застосування. Проте це, звісно, не означає, що загальну теорію відносності взагалі ніде не можна застосовувати. Навпаки, ця теорія дає змогу розв'язати найскладніші принципові питання. Розглянемо, наприклад, проблему стабільності сонячної системи. Чи є небезпека зіткнення планет між собою або з Сонцем, чи, може, гарантоване збереження теперішнього стану сонячної системи? Цим питанням у XVIII столітті займався французький математик Лаплас, який дійшов висновку, що не слід боятися загибелі сонячної системи. Він показав, що всі рухи в сонячній системі будуть такими самими, як нині, і в немислимо далекому майбутньому. Лаплас у своїх обчисленнях ґрунтувався на законі тяжіння Ньютона, який, як відомо, описує рух небесних тіл лише наближено. Проблему стабільності сонячної системи слід розв'язати заново за допомогою теорії відносності.
Загальну теорію відносності потрібно враховувати не лише при розв'язанні деяких конкретних питань, а й при розгляді загальних проблем. Однією з таких проблем є поставлена на самому початку книги проблема переваги системи світу Коперника перед системою світу Птолемея. Чи виправдана така перевага?
Вище ми бачили, що система світу Коперника відрізняється від системи Птолемея лише вибором тіла відліку. Оскільки загальна теорія відносності стверджує, що всі системи відліку рівноправні, то звідси безпосередньо випливає, що з погляду загальної теорії відносності система світу Коперника рівноправна із системою Птолемея. Інакше кажучи, байдуже, як сказати: «Земля обертається навколо Сонця» чи «Сонце обертається навколо Землі».
Дехто з читачів може не погодитися з сказаним і заперечить: «Ми звикли уявляти, що Сонце змушує Землю обертатися навколо себе. Як же тепер зрозуміти твердження, що з таким самим правом ми можемо сказати: «Земля примушує Сонце обертатися навколо себе?» Вони можуть заявити, що таке твердження здається до смішного необґрунтованим порівняно з першим. «Як може карлик-Земля змусити рухатися велетня-Сонце?!».
Як же прихильники релятивістської теорії сподіваються пояснити, що маленька Земля примушує велике Сонце рухатися навколо себе?
З погляду загальної теорії відносності можна відповісти, що Земля зовсім не змушує Сонце обертатися навколо себе, так само як і Сонце не змушує Землю обертатися навколо себе. Сонце, а також Земля, Марс та інші планети рухаються в просторі природно, тобто так, що в центрі мас цих тіл не можна виявити гравітаційного поля інших небесних тіл. Такий природний рух можна порівнювати з інерціальним рухом. Природний рух — не що інше, як «інерціальний» рух у викривленому просторі. У випадку інерціального руху ми не говоримо, що одне тіло змушує інше рухатися рівномірно й прямолінійно. Так само не має сенсу говорити, що одне небесне тіло змушує інше рухатися природно. Природний рух відбувається так, що тіло здійснює його без впливу сторонніх сил, підпорядковуючись конкретним властивостям (наприклад, конкретній кривині) простору. Властивості ж простору, у свою чергу, визначаються розташуванням і рухом усіх решти небесних тіл.
Чому все ж уявлення про Землю, що обертається навколо Сонця, здається нам прийнятнішим, ніж якась інша картина руху сонячної системи? Тому що ми завчили це змалку й настільки звикли до цього, що нам важко від нього відмовитися. Зрештою, відмовлятися від цих уявлень немає жодної потреби, треба тільки збагнути, що в принципі можливі й правильні інші уявлення про рух сонячної системи (наприклад, якщо пов'язати систему відліку з планетою Юпітер). У природі існують тіла сонячної системи, що рухаються. Картина, яку отримуємо при описі цієї системи, залежить від вибору тіла відліку. Оскільки в принципі всі системи відліку рівноправні, то й картини руху, які ми отримуємо, будуть також рівноправними. Будь-яка з них правильно відображає рух сонячної системи. З цією думкою нам неминуче доводиться миритися. До системи Коперника люди теж не одразу звикли. Уявлення про те, що в центрі світу перебуває Земля, на перший погляд здавалося надто природним і очевидним, і відмовитися від нього було нелегко.
Глибше вивчення проблеми показує, що за відомих припущень усе ж можна віддати перевагу системі відліку, пов'язаній із Сонцем (тобто системі Коперника), перед іншими системами.
Припустимо, що у світі немає нічого, крім сонячної системи. У цьому разі викривлювальна дія цієї системи практично не поширюється необмежено; достатньо далекий від сонячної системи простір буде вже невикривленим. Для такого простору при вивченні рухів можна використовувати інерціальні системи й застосовувати спеціальну теорію відносності. Якщо розглядати рух тіл сонячної системи в цих інерціальних системах, то виявляється, що Сонце рухається практично без прискорення (тобто рівномірно й прямолінійно), тоді як рух усіх планет криволінійний, тобто прискорений. Тільки Сонце можна вважати інерціальним тілом, це означає, що тільки пов'язана з ним система буде інерціальною, а системи, пов'язані з планетами, не будуть інерціальними. З погляду спеціальної теорії відносності вибір Сонця як тіла відліку безумовно виправданий. Система світу Коперника справді перебуває в привілейованому становищі порівняно з іншими системами світу.
У наведених вище міркуваннях ми виходили з припущення, що сонячна система існує цілком ізольовано від інших систем. Це припущення не узгоджується з дійсністю. Сонце разом з іншими зорями Чумацького Шляху утворює єдину зоряну систему — Галактику, в якій кожна зоря рухається природно. Цей природний рух можна розглядати як обертання навколо центра Галактики; Сонце, наприклад, робить повний оберт приблизно за 230 млн. років. Тому неточний зроблений вище висновок, що при описі сонячної системи система світу Коперника має перевагу перед іншими. Інша річ, звісно, перевага на практиці.
З практичного погляду завжди доцільно віддати перевагу якійсь певній системі відліку перед іншими системами. У повсякденному житті ми говоримо, наприклад, про схід чи захід сонця, про рух сонця небосхилом. Інакше кажучи, у повсякденному житті ми користуємося геоцентричною системою Птолемея. Астрономи, навпаки, вважають доцільним використання системи Коперника; у цій системі рух тіл сонячної системи виглядає найпростіше. Але такий вибір системи відліку робиться виключно з практичних міркувань. У принципі всі системи відліку при описі сонячної системи рівноправні. Можливо, в деяких читачів виникне запитання: якщо система Коперника і система Птолемея принципово рівноправні, то чи не була марною боротьба коперниканців за цю систему? Хіба Джордано Бруно зійшов на вогнище тільки через те, що не знав загальної теорії відносності? Хіба боротьба Галілео Галілея з церковниками була викликана лише оманою обох сторін, які не знали, що їхні погляди рівноправні? На всі ці запитання можна відповісти категоричним «ні». У наш час системи світу Птолемея і Коперника є тільки різними системами відліку, але в XVII столітті перша уособлювала мертве й схоластичне вчення, тоді як боротьба за другу була боротьбою в ім'я нового, наукового світогляду. Під прапором системи Коперника йшов наступ на всесильну католицьку церкву та її догми. Це був один з найгероїчніших етапів в історії людського суспільства. Нагадаймо полум'яні слова Сальвіаті з твору Галілея «Діалог», які звучать дуже сучасно: «Хіба не варто посміху, коли на диспуті про якийсь предмет, що підлягає доведенню, раптом хтось наводить цитату, яка часто стосується зовсім іншого предмета, і нею затуляють рота супротивникові? Якщо Ви хочете так провадити справу в науці, то не називайтеся філософами, звіться істориками, докторами зубріння. Хто ніколи не філософствує, не має права на почесний титул філософа».
Загальна теорія відносності показує, що принципово системи світу Птолемея і Коперника рівноправні, але це анітрохи не применшує історичного значення боротьби Галілея та його прихильників. Навпаки, Галілей боровся за свободу науки й наукової думки і ніколи не погодився б на перетворення свого вчення на догму. У «Діалозі» Сальвіаті каже: «Не сумніваюся, що Арістотель змінив би свої погляди, якби він жив у наш час». Те саме можна сказати і про Галілея. Він не став би побиватися, що його боротьба за систему Коперника формально виявилася безглуздою, а зумів би оцінити історичне значення цієї боротьби. Хто не хоче стати ренегатом у розпочатій Галілеєм боротьбі, той повинен сміливо розвивати науку, не зважаючи на те, чи узгоджуватимуться здобуті наукові результати з поглядами Галілея або з яким-небудь іншим вченням. Наука повинна завжди йти вперед, не зважаючи на упередження.
Загальну теорію відносності потрібно враховувати не лише при розв'язанні деяких конкретних питань, а й при розгляді загальних проблем. Однією з таких проблем є поставлена на самому початку книги проблема переваги системи світу Коперника перед системою світу Птолемея. Чи виправдана така перевага?
Вище ми бачили, що система світу Коперника відрізняється від системи Птолемея лише вибором тіла відліку. Оскільки загальна теорія відносності стверджує, що всі системи відліку рівноправні, то звідси безпосередньо випливає, що з погляду загальної теорії відносності система світу Коперника рівноправна із системою Птолемея. Інакше кажучи, байдуже, як сказати: «Земля обертається навколо Сонця» чи «Сонце обертається навколо Землі».
Дехто з читачів може не погодитися з сказаним і заперечить: «Ми звикли уявляти, що Сонце змушує Землю обертатися навколо себе. Як же тепер зрозуміти твердження, що з таким самим правом ми можемо сказати: «Земля примушує Сонце обертатися навколо себе?» Вони можуть заявити, що таке твердження здається до смішного необґрунтованим порівняно з першим. «Як може карлик-Земля змусити рухатися велетня-Сонце?!».
Як же прихильники релятивістської теорії сподіваються пояснити, що маленька Земля примушує велике Сонце рухатися навколо себе?
З погляду загальної теорії відносності можна відповісти, що Земля зовсім не змушує Сонце обертатися навколо себе, так само як і Сонце не змушує Землю обертатися навколо себе. Сонце, а також Земля, Марс та інші планети рухаються в просторі природно, тобто так, що в центрі мас цих тіл не можна виявити гравітаційного поля інших небесних тіл. Такий природний рух можна порівнювати з інерціальним рухом. Природний рух — не що інше, як «інерціальний» рух у викривленому просторі. У випадку інерціального руху ми не говоримо, що одне тіло змушує інше рухатися рівномірно й прямолінійно. Так само не має сенсу говорити, що одне небесне тіло змушує інше рухатися природно. Природний рух відбувається так, що тіло здійснює його без впливу сторонніх сил, підпорядковуючись конкретним властивостям (наприклад, конкретній кривині) простору. Властивості ж простору, у свою чергу, визначаються розташуванням і рухом усіх решти небесних тіл.
Чому все ж уявлення про Землю, що обертається навколо Сонця, здається нам прийнятнішим, ніж якась інша картина руху сонячної системи? Тому що ми завчили це змалку й настільки звикли до цього, що нам важко від нього відмовитися. Зрештою, відмовлятися від цих уявлень немає жодної потреби, треба тільки збагнути, що в принципі можливі й правильні інші уявлення про рух сонячної системи (наприклад, якщо пов'язати систему відліку з планетою Юпітер). У природі існують тіла сонячної системи, що рухаються. Картина, яку отримуємо при описі цієї системи, залежить від вибору тіла відліку. Оскільки в принципі всі системи відліку рівноправні, то й картини руху, які ми отримуємо, будуть також рівноправними. Будь-яка з них правильно відображає рух сонячної системи. З цією думкою нам неминуче доводиться миритися. До системи Коперника люди теж не одразу звикли. Уявлення про те, що в центрі світу перебуває Земля, на перший погляд здавалося надто природним і очевидним, і відмовитися від нього було нелегко.
Глибше вивчення проблеми показує, що за відомих припущень усе ж можна віддати перевагу системі відліку, пов'язаній із Сонцем (тобто системі Коперника), перед іншими системами.
Припустимо, що у світі немає нічого, крім сонячної системи. У цьому разі викривлювальна дія цієї системи практично не поширюється необмежено; достатньо далекий від сонячної системи простір буде вже невикривленим. Для такого простору при вивченні рухів можна використовувати інерціальні системи й застосовувати спеціальну теорію відносності. Якщо розглядати рух тіл сонячної системи в цих інерціальних системах, то виявляється, що Сонце рухається практично без прискорення (тобто рівномірно й прямолінійно), тоді як рух усіх планет криволінійний, тобто прискорений. Тільки Сонце можна вважати інерціальним тілом, це означає, що тільки пов'язана з ним система буде інерціальною, а системи, пов'язані з планетами, не будуть інерціальними. З погляду спеціальної теорії відносності вибір Сонця як тіла відліку безумовно виправданий. Система світу Коперника справді перебуває в привілейованому становищі порівняно з іншими системами світу.
У наведених вище міркуваннях ми виходили з припущення, що сонячна система існує цілком ізольовано від інших систем. Це припущення не узгоджується з дійсністю. Сонце разом з іншими зорями Чумацького Шляху утворює єдину зоряну систему — Галактику, в якій кожна зоря рухається природно. Цей природний рух можна розглядати як обертання навколо центра Галактики; Сонце, наприклад, робить повний оберт приблизно за 230 млн. років. Тому неточний зроблений вище висновок, що при описі сонячної системи система світу Коперника має перевагу перед іншими. Інша річ, звісно, перевага на практиці.
З практичного погляду завжди доцільно віддати перевагу якійсь певній системі відліку перед іншими системами. У повсякденному житті ми говоримо, наприклад, про схід чи захід сонця, про рух сонця небосхилом. Інакше кажучи, у повсякденному житті ми користуємося геоцентричною системою Птолемея. Астрономи, навпаки, вважають доцільним використання системи Коперника; у цій системі рух тіл сонячної системи виглядає найпростіше. Але такий вибір системи відліку робиться виключно з практичних міркувань. У принципі всі системи відліку при описі сонячної системи рівноправні. Можливо, в деяких читачів виникне запитання: якщо система Коперника і система Птолемея принципово рівноправні, то чи не була марною боротьба коперниканців за цю систему? Хіба Джордано Бруно зійшов на вогнище тільки через те, що не знав загальної теорії відносності? Хіба боротьба Галілео Галілея з церковниками була викликана лише оманою обох сторін, які не знали, що їхні погляди рівноправні? На всі ці запитання можна відповісти категоричним «ні». У наш час системи світу Птолемея і Коперника є тільки різними системами відліку, але в XVII столітті перша уособлювала мертве й схоластичне вчення, тоді як боротьба за другу була боротьбою в ім'я нового, наукового світогляду. Під прапором системи Коперника йшов наступ на всесильну католицьку церкву та її догми. Це був один з найгероїчніших етапів в історії людського суспільства. Нагадаймо полум'яні слова Сальвіаті з твору Галілея «Діалог», які звучать дуже сучасно: «Хіба не варто посміху, коли на диспуті про якийсь предмет, що підлягає доведенню, раптом хтось наводить цитату, яка часто стосується зовсім іншого предмета, і нею затуляють рота супротивникові? Якщо Ви хочете так провадити справу в науці, то не називайтеся філософами, звіться істориками, докторами зубріння. Хто ніколи не філософствує, не має права на почесний титул філософа».
Загальна теорія відносності показує, що принципово системи світу Птолемея і Коперника рівноправні, але це анітрохи не применшує історичного значення боротьби Галілея та його прихильників. Навпаки, Галілей боровся за свободу науки й наукової думки і ніколи не погодився б на перетворення свого вчення на догму. У «Діалозі» Сальвіаті каже: «Не сумніваюся, що Арістотель змінив би свої погляди, якби він жив у наш час». Те саме можна сказати і про Галілея. Він не став би побиватися, що його боротьба за систему Коперника формально виявилася безглуздою, а зумів би оцінити історичне значення цієї боротьби. Хто не хоче стати ренегатом у розпочатій Галілеєм боротьбі, той повинен сміливо розвивати науку, не зважаючи на те, чи узгоджуватимуться здобуті наукові результати з поглядами Галілея або з яким-небудь іншим вченням. Наука повинна завжди йти вперед, не зважаючи на упередження.