Припустимо, простір-час не є "річчю", фізичною реальністю, а являє собою всього лише математичний об'єкт.
Тоді яким чином величина гравітаційного поля масивного об'єкта "повідомляється" і впливає на рух віддалених об'єктів? Що передає силу тяжіння?
Насправді гравітаційне поле дуже схоже на поле електромагнітне. Схоже на стільки, що деякі фізики задалися питанням: а чи не простіше відмовитися від гравітації або електромагнетизму? За останні 20 років виникає дедалі більше підстав того, що від "сили тяжіння", принаймні в її нинішньому розумінні, доведеться відходити.
За словами фізика Віктора Тота, Університет Оттави, принципи роботи гравітації та електромагнетизму ідентичні. Є джерела (заряди, маса-енергія), які визначають поле, яке, своєю чергою, визначає, як ці джерела рухаються в присутності самого поля.
Впливи в цьому полі поширюються за правилами, що описані за допомогою математичних рівнянь. Далеко від джерел поширюються як плоскі хвилі з інваріантною швидкістю (включно зі світлом), так і гравітаційні хвилі в разі гравітаційного поля (поки що більше в теорії, ніж у тій самій фізичній реальності).
А до чого тут просторовий час, запитаєте ви?
У сучасному формулюванні ми можемо описати і електромагнетизм, і гравітацію за допомогою одного і того ж математичного апарату. Зокрема й за допомогою геометрії, - мовою коваріантних похідних. Тут основна ідея полягає в тому, що ефект поля може бути представлений за допомогою геометричних понять.
Однак є і ключова відмінність.
У випадку електромагнетизму ефект поля залежить від матеріальних властивостей об'єкта, який використовується для зондування поля.
Електрично нейтральна частинка не виявляє жодного поля. Частинка з великим зарядом і малою масою відхиляється набагато сильніше, ніж частинка з малим зарядом і великою масою. І так далі.
Водночас гравітаційне поле універсальне: на всі частинки воно діє однаково.
Іншими словами, "геометрія" електромагнетизму залежить від того, що використовується для його вимірювання; геометрія гравітації не залежить від властивостей зонда.
У випадку електромагнетизму можна встановити геометрію, на яку не впливає поле, використовуючи нейтральні частинки як зонди; у випадку гравітації таких нейтральних частинок не існує, тому єдиною геометрією є та, за допомогою якої ми вимірюємо. І яка існує тільки в момент вимірювання - саме її ми й називаємо "фізичною реальністю".
Тому легко зробити висновок, що гравітація - це геометрія. Однак той самий Ейнштейн застерігав від надмірно широкої геометричної інтерпретації. Вона також може стати перешкодою на шляху до розуміння можливих квантових теорій гравітації, які обов'язково мають розглядати гравітаційне поле як фізичне поле, а не як "просто геометрію".
Не кажучи вже про те, що гравітаційні хвилі мають відчутне, вимірюване фізичне існування, оскільки вони переносять енергію та імпульс (наприклад, від далекого злиття чорних дір або нейтронних зірок до детекторів експерименту LIGO).
Інакше кажучи, ми маємо справу з таким самим фізичним полем, як і електромагнітне.
І, нарешті, що стосується самого простору-часу, то неправильно стверджувати, що він не реальний. Відстані між об'єктами реальні. Інтервали часу між подіями реальні.
Але простір-час не має незалежного існування. У простору немає маленьких маркерів, якими його можна було б виміряти за відсутності матеріальних полів.
Ми вимірюємо відстані та часові інтервали між предметами або подіями, у яких беруть участь предмети.
