Вопросы для самоконтроля
Изложите основную идею концепции эфира.
В чем состоит опыт Майкельсона – Морли?
Каково значение его результатов для науки?
В чем состоял кризис науки начала 1900-х годов?
В чем состоит принцип относительной одновременности СТО?
Как удалось А. Эйнштейну уйти от концепции эфира?
Какая система отсчета была признана А. Эйнштейном главной?
Что связывает, по А. Эйнштейну, равноправные системы отсчета?
Скорость света носит относительный характер в рамках СТО?
Почему теория А. Эйнштейна называется «теория относительности»?
Какие факторы влияют, в рамках СТО, на размер космического корабля во Вселенной?
Какие факторы влияют, в рамках СТО, на длительность времени?
Приведите математическое выражение, отражающее единство массы и энергии во Вселенной.
Опишите систему координат, предложенную А. Эйнштейном, в рамках СТО.
Каково значение СТО для мировой науки?
Лекция 14 «Учение об относительности Альберта Эйнштейна: общая теория относительности»
Несмотря на новую концепцию движения (СТО), не требующую для своего существования эфира и позволившую представить Вселенную как материальное пространство, общего понимания строения Вселенной так и не возникло.
В 1925 году Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО), в которой изложил основные принципы строения и функционирования Вселенной.
Основной созидательной силой Эйнштейн, вслед за Ньютоном избрал тяготение. А важнейшие процессы во Вселенной – гравитационные.
Согласно ОТО, каждое физическое тело во Вселенной благодаря наличию гравитационного поля, способно искривлять по отношению к себе часть окружающего пространства. Напомним, что такое поле существует у любого объекта, обладающего массой. Конечно, речь идет о бесконечном множестве физических тел.
Таким образом, Вселенная представляет собой вогнуто – выпуклую структуру, в центральных точках которой располагаются физические тела - центры тяготения, а в периферических – пограничные точки соприкосновения полей тяготения разной мощности.
В соответствии с принципом минимума энергии, структура Вселенной имеет наиболее выгодную шарообразную форму и похожа внешне на скомканный клочок бумаги с его впадинами и выступами. Абсолютно ровных поверхностей и прямолинейных участков практически нет.
Значит, все перемещения во Вселенной могут быть только криволинейными. Иначе говоря, движение космического корабля представляет собой череду подъемов и спусков по мере попадания и выхода из полей тяготения того или иного небесного тела.
Для
описания этого движения Эйнштейном был
сформулирован принцип эквивалентности,
согласно которому ma=mg,
т.е. движение с ускорением по прямой
(ma)
на самом деле представляет собой
постоянные перемещения вверх и вниз
(mg).
Вспомните второй закон Ньютона (
и уравнение свободного падения
).
Визуально полет космического корабля во Вселенной приблизительно похож на то, как по волнам океана плывет, перекатываясь с волны на волну обычный корабль.
Принципы ОТО распространяются и на свет. Луч света искривляется в поле тяготения, т.е. он тоже распространяется во Вселенной криволинейно.
Искривление проходящего рядом светового луча от звезды в поле тяготения Солнца было экспериментально зафиксировано во время полного Солнечного затмения в Австралии группой ученых, специально направленных туда для проверки положений ОТО.
Для геометрического описания Вселенной Эйнштейна линейная геометрия Евклида подходит лишь приближенно, на малых расстояниях.
Для максимально точного отражения пространства Эйнштейна используется нелинейная геометрия Лобачевского – Римана, в которой отсутствуют прямые линии. Любые геометрические фигуры, например, треугольник, имеет только вогнутые или выпуклые стороны. Соответственно сумма углов будет меньше двух дэ (< 2d) или больше двух дэ (> 2d). Объединение вогнутой и выпуклой стороны дает волнообразную кривую, отражающую характер движения физического тела во Вселенной.
Альберт Эйнштейн первоначально считал, что криволинейная шарообразная (напоминающая скомканный клочок бумаги) Вселенная стационарна, т.е. не изменяет своей геометрической формы. Советский академик Фридман в 1927 году направил ему письмо, где указал на то, что, по его мнению, Вселенная постоянно и непропорционально расширяется.
А. Эйнштейн признал правоту советского академика и внес в ОТО соответствующие дополнения.
Сегодня Вселенная считается пульсирующей. Ее расширение должно смениться соответствующим сжатием, после чего снова начнется расширение и так без конца. Пульсационные процессы, вообще характерны для разнообразных природных явлений.
К основным положениям общей теории относительности относится гравитационное поле, как всеобщая, формирующая сила;
наличие и глобальная размещенность во Вселенной центров тяготения;
ее искривленность;
принцип эквивалентности поступательного движения вертикальному вверх и вниз движению по криволинейной поверхности Вселенной;
криволинейность перемещения не только физических тел, но и всех видов излучений;
использование для геометрического описания строения Вселенной нелинейной геометрии Лобачевского – Римана; способность Вселенной к расширению и, как сейчас считается, к сужению. Словом, к периодической пульсации.