Теория относительности

Основные постулаты теории относительности

В основе теории относительности Эйнштейна лежат два основных постулата:

 

  1. Принцип относительности Эйнштейна: все законы физики и уравнения, их описывающие, одинаковы во всех инерциальных системах отсчета (этот постулат является обобщением принципа относительности Галилея на все физические явления и законы).
  2. Инвариантность скорости света: свет распространяется в вакууме с определенной скоростью с, не зависящей от движения источника и наблюдателя.

 

Посмотрим, как из постоянства (физики предпочитают термин «инвариантность») скорости света с неизбежностью вытекает относительность расстояний и времени.

 

Специальная и общая теория относительности

Теории относительности Эйнштейна, а их две — специальная и общая — показали, что механика Ньютона и закон всемирного тяготения, несмотря на свое могущество, имеют границы применимости. Эти две теории радикально изменили наши представления о пространстве и времени, казавшиеся очевидным на протяжении тысяч лет. Они лишили пространство и время статуса абсолютных и существующих независимо друг от друга.

 

Но специальная теория относительности всё ещё рассматривала пространство-время независимо от материи — оно как бы оставалось «статичной ареной» для событий, происходящих с материальными телами. Общая теория относительности сделала следующий шаг: пространство-время не только зависят от движения наблюдателя, они также могут изменяться в ответ на присутствие материи.

 

Искривление телом пространства вокруг себя

Рисунок 1. Искривление телом пространства вокруг себя

 

Говоря простыми словами, любое массивное тело искривляет пространство вокруг себя — подобно тому, как вы искривляете поверхность батута, на котором стоите. Если на краю этой «ямки» поместить другое тело, оно будет скатываться в «ямку» — притягиваться (см. рис. 1). Таким образом, искривленное пространство-время — это и есть тяготение. Так Эйнштейн объяснил природу тяготения и причину его вездесущности. К тому же в местах сильного искривления пространства ход времени замедляется, и это замедление носит абсолютный характер.

 

Таким образом, пространство-время, неразрывно связанные с материей, стали принимать непосредственное участие в событиях.

 

Значение теории относительности

Новые представления о пространстве-времени привели в итоге к пониманию того, что Вселенная не остается неизменной, она эволюционирует — из общей теории относительности родилась современная космология (см. другие статьи).

 

Но важно еще и то, что все эти удивительные открытия наглядно продемонстрировали «вечную ценность» законов классической механики, которые в границах своей применимости позволяют быстрее и проще получать те же результаты, что и более общие релятивистские теории. Знание, полученное на основе научного метода, никогда не теряет своей ценности.

 

«Пусть никто не думает, что великое создание Ньютона может быть ниспровергнуто теорией относительности или какой-нибудь другой теорией. Ясные и широкие идеи Ньютона навечно сохранят свое значение фундамента, на котором построены наши современные физические представления».

Альберт Эйнштейн