Общая теория относительности.

В 1916 г. Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, совершив еще один переворот в физических представлениях, на сей раз о природе гравитационного взаимодействия. Фундамент этой теории был заложен в 1907 г., когда Эйнштейн сформулировал принцип эквивалентности. Поясним сущность этого принципа.

Термин «масса», относящийся ко второму закону Ньютона, имеет смысл инертной массы – меры сопротивления тела любому изменению состояния его движения. Но понятие «масса» в ньютоновском законе всемирного тяготения имеет другой смысл – это тяготеющая масса или гравитационная масса. Еще Галилей утверждал, что в гравитационном поле все тела, независимо от их массы, приобретают одинаковые ускорения. Отсюда вытекает равенство инертной и гравитационной масс. Сам факт их равенства и то, что все тела падают в гравитационном поле с одинаковым ускорением, называют иногда слабым принципом эквивалентности.

Указанное свойство гравитационных полей дает возможность установить существенную аналогию между движением тел в гравитационном поле и движением тел, не находящихся в каком-нибудь внешнем поле, но рассматриваемых с точки зрения неинерциальной системы отсчета.

Свойства движения в неинерциальной системе отсчета такие же, как и в инерциальной системе при наличии гравитационного поля. Движение в неинерциальной системе отсчета эквивалентно некоторому гравитационному полю. Это обстоятельство называют принципом эквивалентности. Так, если вы находитесь в закрытой кабине лифта (пример Эйнштейна), то вы не в состоянии отличить влияние тяготения от эффектов ускоренного движения. В такой закрытой кабине лифта невозможны никакие эксперименты, которые позволили бы вам отличить явления, связанные с тяготением, от явлений, характерных для ускоренного движения. Внутри небольшой замкнутой кабины эффект гравитации и ускоренного движения неразличимы.

Одно из следствий принципа эквивалентности – отклонение лучей от света (фотонов) вблизи тяготеющих масс, а свет, испускаемый тяготеющей массой, должен испытывать красное смещение. Это было подтверждено экспериментально Хабблом (при наблюдении отклонения лучей от Меркурия).

Другим ключевым моментом в общей теории относительности было понятие кривизны пространства-времени. Эйнштейн предположил, чтов присутствии массивных тел должноискривлятьсявсе пространство-время (а не только пространство), и что лучи света и частицы будут двигаться в пространстве-времени самым коротким путем – по геодезическим линиям (геодезическая линия на сфере – это дуга). Иными словами, тяготение есть следствие геометрических свойств пространства-времени вблизи массивных тел. Чем массивнее тело и выше его плотность, тем больше оно искривляет окружающее его пространство-время, и тем большую силу притяжения испытывают соседние тела.

N.B! А. Уилер, американский физик –теоретик дал меткую характеристику общей теории относительности: «Вещество говорит пространству, как тому искривляться, а пространство говорит веществу, как тому двигаться».

Общая теория относительности в корне изменила наши представления о пространстве, времени, о Вселенной. Она привела к отказу от какого бы то ни было центризма вообще. Метагалактика – или вся наша наблюдаемая астрономическая Вселенная как единое целое – стала описываться однородной и изотропной безграничной релятивистской космологической моделью.

Пространство и время.