Принцип движения по геодезическим линиям.
Из принципа равенства гравитационной и инертной масс следует то, что в выражении для ускорения тела, на которое действуют только гравитационные силы, обе массы сокращаются. Следовательно, ускорение тела и его траектория не зависят от массы и строения тела. Если любое тело в одной и той же точке пространства будет получать одинаковое ускорение, то это ускорение можно связать не со свойствами движущихся тел, а со свойствами пространства в этой точке. Значит описание гравитационного взаимодействия можно свести к описанию пространства-времени, в котором двигаются тела. Эйнштейн предположил, что тела движутся по инерции, так, что их ускорение в собственной системе отсчёта равно нулю. Траектории тел тогда будут геодезическими линиями, теория которых была разработана математиками ещё в XIX веке.
Кривизна пространства-времени
Если запустить из двух близких точек два тела параллельно друг другу, то в гравитационном поле они постепенно начнут либо сближаться, либо удаляться друг от друга. Этот эффект называется девиацией геодезических линий. Данный эффект связан с кривизной пространства-времени.
Сильный принцип эквивалентности
В становлении ОТО большую роль сыграл сильный принцип эквивалентности, который может быть сформулирован так: Достаточно малая по размерам локальная физическая система, находящаяся в гравитационном поле, по поведению неотличима от такой же системы, находящейся в ускоренной (относительно инерциальной системы отсчёта) системе отсчёта, погружённой в плоское пространство-время специальной
теории относительности. В окончательной форме теории этот принцип не содержится, так как пространство-время как в ускоренной, так и в исходной системе отсчёта в специальной теории относительности является неискривленным - плоским, а в общей теории относительности оно искривляется любым телом и именно его искривление вызывает гравитационное притяжение тел. Для нахождения связи между свойствами материи и кривизной пространства-времени, Эйнштейном были составлены уравнения, связывающие между собой метрику искривлённого пространства-времени со свойствами заполняющей его материи. Термин используется и в единственном числе: «уравнение Эйнштейна», так как в тензорной записи это одно уравнение, хотя в компонентах представляет собой систему уравнений. Выглядит данное уравнение следующим образом:
Основные следствия и экспериментальные подтверждения ОТО.
Первыми предсказанными и проверенными экспериментальными следствиями общей теории относительности стали три классических эффекта, перечисленных ниже в хронологическом порядке их первой проверки:
1) Дополнительный сдвиг перигелия орбиты Меркурия по сравнению с предсказаниями механики Ньютона.
2) Отклонение светового луча в гравитационном поле Солнца.
3) Гравитационное красное смещение, или замедление времени в гравитационном поле.
Существует ряд других эффектов, поддающихся экспериментальной проверке.
Сейчас существует множество экспериментальных подтверждений ОТО. Впервые теория подверглась экспериментальной проверке в 1919 году. Тогда Артур Эддингтон сообщил о наблюдении отклонения света вблизи Солнца в момент полного затмения, что качественно и количественно подтвердило предсказания общей теории относительности.
Заключение
С древнейших времён люди строили гипотезы о том как устроен окружающий мир. Представления о нём эволюционировали, подкреплялись данными, полученными в экспериментах. Представления о пространстве и времени эволюционируют. Любая новая научная теория при наличии старой, хорошо проверенной теории находится с ней не в полном противоречии, а даёт те же следствия в некотором предельном приближении (частном случае). Теория относительности сформировалась в соответствии с этим принципом. В специальной теории относительности в пределе малых скоростей (скоростей много-меньших скорости света) получаются те же следствия, что и в классической механике. Так, преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея, время течёт одинаково во всех системах отсчёта и т.д. Общая теория относительности даёт те же результаты, что и классическая теория тяготения Ньютона при малых скоростях и при малых значениях гравитационного потенциала.
Список использованной литературы
1. [Электронный ресурс] // Википедия - свободная энциклопедия - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org, свободный. - Загл. С экрана. - Данные соответствуют 20.03.11.
2. Гайденко П.П. История новоевропейской философии в её связи с наукой. М.: Либроком. 2009.
3. Гарднер М. Теория относительности для миллионов. М.: Атомиздат. 1965.
4. Гоффман Б. Корни теории относительности. М.: Знание. 1987.
5. Кузнецов Б.Г. Беседы о теории относительности. М.: Издательство Академии наук СССР. 1963.
6. Соколовский Ю.И. Теория относительности в элементарном изложении. М.: Наука. 1964.
7. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М.: Терра-Книжный клуб. 2009.