Концепция искривленного 4-мерного пространства-времени в общей теории относительности.
1) с СТО не согласуются з-ны Всемир тяготения; 2)СТО рассм дв-ия только в ИСО.
1907-1917 – создание Эйнштейном ОТО. В основу были положены 2 принципа:
1.новый общий принцип относительности: в любой СО независимо от того, явл-ся она инерциальной или нет, все законы природы имеют одинаковую форму.
2.принцип эквивалентности: действие гравит поля (в кот проявл гравит масса) эквивалентна ускоренному дв-ию (в кот проявл-ся инертная масса).
- гравитационная
масса Mи = Mг (масса гравит=масса
инерт)
Действие
гравит поля эквивалентно ускоренному
дв-ию.
Наблюдатель никаким опытом в своей СО (замкнутой кабине) не сможет различить, нах-ся ли он в гравит поле, или ускоренно дв-ся.
Криволинейная траектория.
В
ывод:
тяготение сообщает всем телам и свету
одинаковое ускорение => искривляет
одинаковым образом все траектории.
Эйнштейн предположил, что геометрия нашего мира не евклидова, а риманова, т.е. 2-мерная среда – Карл Гаусс, Бернхард Риман, Януси Гойяи, Николай Лобачевский.
Прямая (геодезическая) линия – это кратчайшее расстояние между двумя точками.
Евклид |
Риман |
Лобачевский |
Ч/з точку вне данной прямой можно провести одну прямую, ||-ную данной. |
Ч/з точку вне данной прямой нельзя провести ни одной прямой, ||-ной данной. |
Ч/з точку вне данной прямой проходят, по крайней мере, 2 прямые, не пересек данную. |
Двухмерные пространства: плоскость с нулевой кривизной (Евклид), сфера с положительной кривизной (Риман), гипербола с отрицательной кривизной (Лобачевский).
Гравитация в ТО – это не сила, а проявление искривления 4-мерного пр-вр. Тела притяг друг к другу не потому, что м/у ними действует сила, а потому, что пространство искривлено.
В
се
тела в поле тяготения движутся по
инерции, т.е. по кратчайшим траекториям
(геодезически), но в искривленном
пространстве геодезические не прямые,
а кривые.
ОТО объясняет наблюдаемое явл иначе, чем теория Н. В теории Н параболическая траектория мяча, брошенного под углом горизонта – это следствие силы тяжести земли, действующей на мяч. В ОТО мяч дв-ся по инерции по кратчайшей траектории, но она не прямая, а кривая, поскольку пространство искривлено массивным телом (Землей). Массивное тело (Солнце) искривляет вокруг себя пространство (время). Планеты движутся по инерции, т.е. по кратчайшим траекториям (геодезически) => в данном случае по эллипсу. Уравнения ОТО переходят в уравнения теории Н в случае малых ск-тей и слабых гравит полей.
ОТО предсказ черные дыры. 2ая косм ск-ть- кот дб у частицы,чтобы она навсегда покинуло массивное тело. Т.к. свет поток частиц, он не может покинуть тело. Излучающий объект становится ч. дырой.
Осн эксперименты подтв ОТО: 1)прецессия орбиты Меркурия; 2)искривл свет лучей в сильном поле тяготения Солнца; 3) «кр смещение»- смещ спектральных линий излуч звезд красному концу спектра по сравн с соотв линии спектра зем источников света; 4)эффект замедления вр вблизи массивных тел. Критика ОТО: 1)до сих пор не созд квант теория гравитации; 2)масштабная неинвариантность.