2. Ото или общая теория относительности.

Эквивалентность инерциальной и гравитационной масс. Эйнштейн решил не останавливаться на полпути и стал размыш­лять над распространением СТО на системы отсчета, движущиеся относительно друг друга ускоренно. В 1907 г., когда он еще работал в Бернском патентном бюро, ему в голову пришла замечательная догадка. В классической механике был известен факт эквивалентности инертной и гравитационной масс. Поскольку любая энергия обладает инертной массой, то, как соот­носится гравитация с электромагнитными явлениями и светом, в частности? Исследуя данную проблему мысленными эксперимен­тами, ученый пришел к принципу эквивалентности инерциаль­ной и гравитационной масс. Он означал, что наблюдатель в грави­тационном поле будет испытывать то же, что и наблюдатель, нахо­дящийся в пространстве, полностью экранированным от гравита­ции, но движущийся с ускорением свободного падения.

Неевклидовый характер пространства - времени. Другой аспект новой теории был связан с переосмысливанием пространства - времени. Уже в XIX в. создатели неевклидовых гео­метрий (Риман, Лобачевский и др.) полагали, что они учитывают влияние материи на пространство. Эйнштейн развивает эту идею и приходит к выводу о том, что любая масса как бы «деформирует» вокруг себя пространство-время. Отсюда все движущиеся в дан­ной области тела, включая свет, следуют по искривленным траек­ториям, или геодезическим (по кратчайшим путям, подобным ли­ниям на реальной поверхности Земли). Гравитация здесь как осо­бая сила исключается, потому что сама геометрия пространства - времени учитывает распределение материи. Для такой геометрии Эйнштейн нашел соответствующий математический аппарат в виде тензорного анализа. В нем все законы сохраняли вид при переходе от одной системы координат к другой.

Эмпирические подтверждения. Новая теория объяснила ранее непонятный факт смещения пе­ригелия (точки планетной орбиты, ближайшей к Солнцу) Мерку­рия. Кроме того, она предсказала два новых факта. Свет звезды должен отклоняться вблизи Солнца на строго определенную вели­чину (1,75"). Наблюдения, произведенные во время солнечного за­тмения в 1919 г., подтвердили предсказание Эйнштейна.

Эйнштейн предсказал еще одно явление. Атомы газов при на­гревании испускают световое излучение нескольких частот. Из общей теории относительности (ОТО) следовало, что частоты из­лучения атомов, находящихся в разных областях гравитационного поля Солнца, должны отличаться от частот, на которых излучают те же атомы на Земле. Для земных наблюдателей излучение ато­мов, находящихся вблизи Солнца, будет казаться краснее, т.е. все длины волн сдвинутся к красному концу спектра. Это красное сме­щение было обнаружено.

ОТО предпочитает философию Декарта. В идейном отношении ОТО реализовала программу Декарта. Если пространство является единственным универсальным и фундаментальным свойством материи, то все ее теории должны быть некоторыми геометриями. Конечно, у Эйнштейна фигурирует не­обычное пространство: неевклидово четырехмерное простран­ство – время, которое трудно представить наглядно. И все же ОТО являет собой физико-математическую геометрию. Последующие успехи этой теории в космологии привели к утверждению стиля «геометризации» в этом разделе физики.