Ото (общая теория относительности) Эйнштейна

Основы ОТО были опубликованы Эйнштейном в 1916 г. в серии публикаций, вышедших в немецких изданиях. ОТО представляет собой дальнейшее развитие и обобщение идей, положенных в основу релятивистских концепций вообще и СТО в частности, и, по сути, является обобщённой теорией пространства-времени-тяготения. Классическая теория тяготения Ньютона, сформулированная в его законе всемирного тяготения, в течение XIX века столкнулась с целым комплексом противоречий, особенно в сфере классической космологии Ньютона. Поскольку, согласно построениям Ньютона, космологическая вселенная должна быть бесконечной, то постепенно начали проявляться противоречия, связанные либо с представлением о бесконечности вселенной, либо с несовершенством закона всемирного тяготения. Парадокс Ольберса касался бесконечной светимости звёздного неба в каждой его точке, в случае если вселенная бесконечна. Парадокс Зеелигера фиксирует тот факт, что в бесконечной вселенной, состоящей из бесконечного количества тяготеющих объектов, гравитационный потенциал в каждой точке также должен быть бесконечным, что явно противоречит наблюдению.

Развивая далее основные положения СТО (специальной теории относительности), и принимая во внимание накопившиеся к тому времени парадоксы и неопределённости, связанные с развитием теории гравитации, Эйнштейн пытается создать более совершенную гравитационную теорию, свободную от внутренних парадоксов, на основе тех представлений о пространстве и времени, которые были сформулированы в СТО.

ОТО основана на двух постулатах. Первый представляет собой так называемый обобщённый принцип относительности, который охватывает не только инерциальные системы отсчёта, но и неинерциальные, т.е. такие, в которых объекты движутся с ускорением. Сумма инерциальных и неинерциальных систем отсчёта по сути представляет собой всё многообразие окружающего нас мира. Соответственно, общий принцип относительности утверждает, что физические законы во всех без исключения системах отсчёта одинаковы, а разница между различными системами отсчёта определяется конфигурацией начальных и граничных условий.

Второй постулат ОТО представляет собой так называемый принцип эквивалентности, утверждающий эквивалентность двух типов масс в физике – массы гравитационной, входящей в формулировку закона всемирного тяготения, и массы инертной, входящей в формулировку второго закона Ньютона. В ОТО совершенно особым образом понимается феномен гравитации. Если у Ньютона тяготение – это универсальная природная сила притяжения, смысл которой для времени Ньютона не совсем ясен, то в ОТО Эйнштейна гравитация не имеет силовой природы. Основное уравнение гравитационного поля в ОТО представляет собой равенство, в одной из частей которого находится так называемый тензор кривизны Римана-Кристоффеля, описывающий отклонение геометрии пространства вселенной в каждой её точке от стандартного Евклидового значения, т.е. от геометрии на плоскости. Обстоятельством, вызывающим отклонение геометрии мира от Евклидовой, является именно гравитация, которая представлена в другой части уравнения так называемым обобщённым тензором материи, энергии, импульса. Соответственно, уравнение гравитационного поля в ОТО приравнивает изменение геометрии в каждой точке пространства к среднему значению связанных с массами тел гравитационных характеристик в тех же точках пространства. Это означает, что гравитация не только не является силой, но и вообще не является физическим феноменом, а представляет собой геометрический феномен, связанный с изменением геометрии пространства-времени под влиянием тяготеющих масс.