Оглавление Оглавление

Введение 1

1 Геометрия гравитационных полей 4

2 Предположение об однородности и изотропии пространств. Классификация пространств. 6

3 Уравнения Эйнштейна 8

4 Геометрические характеристики пространств

4.1 Геометрические характеристики пространства метрики типа || по Бьянки 10

4.2 Геометрические характеристики пространства метрики открытой вселенной Фридмана 12

5 Поиск решения для открытой вселенной Фридмана 15

Вывод 17

Введение

Одним из выдающихся открытий в физике является общая теория относительности Альберта Эйнштейна, основной побудительной причиной к созданию которой была эстетическая неудовлетворённость Эйнштейна к сложившейся к тому времени физической картине мира. То было начало двадцатого века... Теория, которая произвела огромный научный переворот, также продолжает вызывать и множество споров. Как и все молодые теории, для подтверждения её существования и истинности её предположений, был проведён ряд тестов как прямых, так и косвенных. К косвенным относятся опыты, подтверждающие эвристические принципы, принятые Эйнштейном за основу теории. Это, например, уточнение равенства инертной и гравитационной масс, то есть принципа эквивалентности, выполненные венгерским физиком Лорандом фон Этвёшем в 1889-1908 гг. и американским исследователем Робертом Дикке в 1964 г. К числу косвенных подтверждений теории Эйнштейна можно причислить и открытое американским астрономом Эдвином Хабблом расширение вселенной, и обнаруженное его соотечественниками Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном реликтового излучения , заполняющего вселенную. Но всё-таки это всего лишь косвенные аргументы в пользу теории Эйнштейна. Так, из принципа эквивалентности не вытекают уравнения Эйнштейна, напротив – сам принцип является следствием уравнений. Прямые наблюдения подтвердили эффекты, непосредственно связанные с уравнениями Эйнштейна.

Учёным давно было известно, что из-за влияния поля тяготения других планет и по ряду других причин Меркурий движется не просто по эллипсу, а по эллипсу, который сам медленно поворачивается. Это явление называется прецессией перигелия Меркурия. Были попытки объяснить такой поворот при помощи поправок попытки объяснить такой поворот при помощи поправок к Ньютоновской теории, однако эта теория не смогла полностью объяснить этот эффект. Также Леверье предполагал что между Солнцем и Меркурием существует неизвестная планета, которая своим притяжением и вызывает данную аномалии. Но это предположение оказалось неверным, потому что никто эту планету так и не обнаружил, наверно лишь потому, что её просто не существует. Учёные бы ещё долго пытались проделать тщетные попытки объяснить такое смещение орбиты Меркурия. Но тут пришла на помощь теория Эйнштейна, согласно которой получилось вычислить не только правильные значения прецессии перигелия Меркурия, но и соответствующее наблюдениям направление прецессии. К тому же эффект в общей теории относительности возникает совершенно естественно, без всяких ухищрений и подгонки числовых данных для приведения теоретических результатов в соответствие с результатами наблюдений.

Согласно Эйнштейну, наличие больших масс материи приводит к изменению свойств пространства. Описание явления тяготения принципиально меняется. По Ньютону, это движение под действием силы тяготения, по Эйнштейну, это свободное движение тел в искривлённом пространстве-времени. Загадка движения Меркурия находит при этом естественное объяснение – ведь Меркурий, находясь ближе к солнцу, чем другие планеты, движется в гораздно более сильном гравитационном поле. Такие веские доводы о верности теории ещё раз, но уже практически, подтверждают верность теории Эйнштейна.

Так, общая теория относительности не только расширяет Ньютоновскую теорию движения, но и существенно дополняет её, тем самым увеличивая область применения механики.