Общая теория относительности

Альберт Эйнштейн. 1916 год.

ВСТО законы формируются для инерциальных систем, движущихся с постоянной скоростью.

ВОТО рассматриваются любые системы отсчета, в том числе и движущиеся с ускорением, то есть неинерциальные системы отсчета.

В основу ОТО положены два постулата.

•1. Принцип эквивалентности сил инерции и сил гравитации.

(Этот факт можно считать доказанным. Эффекты гравитации и ускорения движения частиц – неразличимы).

•2. Гравитационное взаимодействие распространяется с конечной скоростью, равной скорости света с в виде гравитационных волн.

(Пока кванты гравитационного поля – гравитоны – не обнаружены).

СТО оперирует плоским пространством-временем, а ОТО – искривленным.

Любая масса искривляет пространство-время, другая масса, попадая в область искривления, испытывает силу притяжения.

Кривизна пространства-времени создается источниками гравитационного поля – массами вещества и всеми видами энергии, присутствующими в системе, поскольку энергия и масса эквивалентны

Тяготение зависит не только от распределения масс в пространстве, но и от их движения, давления и напряжений, имеющихся в телах от всех физических полей.

Движение тел в искривленном пространстве- времени происходит по кратчайшим траекториям – геодезическим, которые в трехмерном пространстве- времени воспринимаются как движение по искривленным траекториям с переменной скоростью.

Изменение гравитационных полей в вакууме распространяется со скоростью света.

•Герман Минковский (1864–1909), бывший учитель математики Эйнштейна, ввел четырехмерное пространство-время и дал геометрическое представление теории относительности.

Математики Г. Риман и Н. Лобачевский создали теорию искривленного пространства произвольного числа измерений.

Эйнштейн воспользовался математическими формулами Римана для четырехмерного пространства- времени.

В основе ОТО лежит принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс, т.е. эквивалентности сил инерции и сил тяготения.

Известны два независимых способа определения массы тела:

1)1) Второй закон Ньютона. Здесь масса является сопротивлением тела приложенной к нему силе, мерой его инерции.

•2) Закон Всемирного тяготения. Здесь масса – источник поля тяготения.

Многочисленные опыты показали, что инертная и гравитационная массы эквивалентны друг другу

mинерт. а = mграв. g.

Силы инерции в ускоренной системе отсчета эквивалентны гравитационному полю.

Теоретический анализ привел Эйнштейна к выводу, что две системы отсчета, одна из которых движется ускоренно, а другая хотя и покоится, но в ней действует однородное поле тяготения, в отношении механических явлений эквивалентны и неразличимы.

Проведя мысленные эксперименты, Эйнштейн пришел к выводу, что реальное гравитационное поле будет эквивалентно ускоренным системам только в том случае, если пространство время является искривленным.

Он исходил из того, что пространственно-временной континуум носит риманов характер.