Элементы общей теории относительности Эйнштейна

Альберт Эйнштейн очень любил фильмы Чарли Чаплина и однажды написал ему в письме: «Ваш фильм „Золотая лихорадка“ понятен всем в мире, и Вы непременно станете великим человеком. Эйнштейн». На это Чаплин ответил Эйнштейну так: «Я Вами восхищаюсь еще больше. Вашу теорию относительности никто в мире не понимает, а Вы все-таки стали великим человеком. Чаплин».

Ну, а мы с вами все-же попробуем разобраться с общей теорией относительности.

Общая теория относительности (ОТО) — это физическая теория пространства-времени и тяготения, которая основана на принципе эквивалентности гравитационной и инерционной масс, а также на предположении о линейности связи между массой и вызываемыми ею гравитационными эффектами. В ОТО постулируется, что гравитационные эффекты вызываются не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а являются проявлениями деформаций самого пространствавремени, вызываемых локальным присутствием массы-энергии.

Теория базируется на нескольких принципах. Разберем их более подробно, но прежде нужно сказать, почему возникла необходимость модификации теории гравитации Ньютона.

Теория тяготения Ньютона основана на понятии силы тяготения, которая является дальнодействующей: она действует мгновенно на любом расстоянии. А вот в теории относительности никакая информация не может распространиться быстрее скорости света в вакууме. Получается, что теория гравитации Ньютона противоречит принципу специальной теории относительности — инвариантности законов природы в любой инерциальной системе отсчета.

Уйти от этого противоречия Эйнштейну помог сформулированный им принцип равенства (эквивалентности) гравитационной и инертной масс. Когда мы с вами говорили о законах Ньютона (в частности, о законе инерции) и о законе Всемирного тяготения, то не обратили внимания на то, что речь в них шла о двух совершенно разных массах. Одна из них — инертная масса (в законе инерции), вторая — гравитационная (в законе Всемирного тяготения). Одна из них является характеристикой инертности тела, другая же — определяет силу тяжести. А значит, эти массы, вообще говоря, могут быть не равны друг другу.

Однако сам Исаак Ньютон после серии экспериментальных проверок пришел к выводу о равенстве этих двух масс, относительная точность его измерений составила 10 ³. Так был сформулирован принцип равенства гравитационной и инертной массы. Сегодня мы можем экспериментально подтвердить этот принцип с относительной точностью 10 ¹³.

Альберт Эйнштейн положил его в основу общей теории относительности.