Общая теория относительности

В общей теории относительности (ОТО), или теории тяготения, Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его на неинерциальные системы. В ней он также исходит из экспериментального факта эквивалентности масс инерционных и гравитационных, или полей соответственно.

Принцип эквивалентности Эйнштейн называл «счастливейшей мыслью в моей жизни». Однако тяготение не может быть полностью заменено ускорением (гравитационные силы – силами инерции) в больших областях с неоднородным гравитационным полем, иными словами, принцип относительности имеет локальное значение. Локальный характер этого принципа приводит представлениям о мире, отличном от плоского евклидового пространства, для которого сумма углов треугольника всегда равно 180 градусов. Это мир с кривизной пространственно – временного континуума. К тому времени в математике уже были развиты теории неевклидовой дифференциальной геометрии – теория Лобачевского и теория Римана. (В геометрии Римана сумма углов треугольника больше 180⁰ , у Лобачевского – меньше). В ОТО инвариантность физических законов в системах отсчета, в которых действуют гравитационные силы (или являются неинерциальными), достигается относительно локальных преобразований в римановом четырехмерном пространстве – времени положительной кривизны. Иными словами, гравитационное поле может интерпретироваться как следствие искривления пространства.

Согласно СТО, ничто, том числе и информация, не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Это противоречило взглядам Ньютона на тяготение. (теория дальнодействия). В ОТО Эйнштейн предположил, что материя, являющаяся источником поля тяготения, искривляет окружающее ее пространство. Этот эффект особенно ощутим в сильных полях тяготения. Подобное явление можно сравнить с тем, как камень вдавливается в лист резины, прогибая ее поверхность. Тяготение зависит от распределения масс в пространстве, их движения, от давления и натяжения в телах, от электромагнитных и всех других видов физических полей, присутствующих в системе. Если тело очень плотное (большая масса заключена в малом объеме), оно может вытянуть пространство в бесконечно глубокую воронку. Попав в такую воронку, изменяет свой путь даже луч света. Это явление наблюдается в «черных дырах».

В искривленном пространстве кратчайшим расстоянием между двумя точками будет кривая. Именно поэтому массивные космические тела искривляют траекторию пролетающих мимо них предметов или заставляют их двигаться по замкнутым орбитам - космическое тело следует по прямой, но в искривленном пространстве.

ОТО предсказывает искривление луча света при прохождении вблизи массивных тел. Это подтверждено во время полного солнечного затмения в 1919 г., когда астрономы смогли наблюдать звезды, которые, по расчетам, были скрыты солнечным диском. Световые лучи от звезд следовали за изгибом пространства, искривленного массой Солнца.

Также, экспериментальным доказательством справедливости ОТО явилось открытие Хабблом смещения спектральных линий излучения звезд в сторону красного света, так называемое «красное смещение», свидетельствующее о том, что Вселенная, в которой мы обитаем, не статична, а расширяется, так что всевозможные галактики разбегаются. Этот результат дал мощный импульс для развития на базе ОТО науки о происхождении и эволюции Вселенной – космологии.

Дата добавления: 2014-01-07