В чем суть теории относительности Эйнштейна

В 1905 году Альберт Эйнштейн предположил, что законы физики универсальны. Так он создал теорию относительности. Ученый потратил десять лет на доказательство своих предположений, что стало основой для нового раздела физики и дало новые представления о пространстве и времени.

Притяжение или гравитация

Два объекта притягивают друг друга с определенной силой. Она получила название гравитации. Исаак Ньютон открыл три закона движения, основываясь на этом предположении. Тем не менее, он предполагал, что гравитация является свойством объекта.

Альберт Эйнштейн в своей теории относительности опирался на то, что законы физики выполняются во всех системах отсчета. В результате было обнаружено, что пространство и время переплетены в единую систему, известную как «пространство-время» или «континуум». Были заложены основы теории относительности, включающие в себя два постулата.

Первый – это принцип относительности, который говорит о том, что невозможно определить опытным путем, покоится ли инерциальная система или движется. Второй – принцип инвариантности скорости света. Он доказал, что скорость света в вакууме является постоянной величиной. События, которые происходят в определенный момент для одного наблюдателя, могут происходить для остальных наблюдателей в другое время. Эйнштейн также понял, что массивные объекты вызывают искажение в пространстве-времени.

Экспериментальные данные

Хотя современные приборы и не могут зафиксировать искажения континуума, они были доказаны косвенным образом.

Свет вокруг массивного объекта, например, черной дыры, изгибается, заставляя ее действовать как линзу. Астрономы обычно используют это свойство для изучения звезд и галактик позади массивных объектов.

Крест Эйнштейна – квазар в созвездии Пегаса, является прекрасным примером гравитационного линзирования. Расстояние до него составляет около 8 миллиардов световых лет. С Земли квазар видно благодаря тому, что между ним и нашей планетой находится еще одна галактика, которая работает как линза.

Еще одним примером может быть орбита Меркурия. Она изменяется с течением времени в связи с кривизной пространства-времени вокруг Солнца. Ученые выяснили, что через несколько миллиардов лет Земля и Меркурий могут столкнуться.

Электромагнитное излучение от объекта может немного запаздывать внутри гравитационного поля. Например, звук, исходящий от подвижного источника изменяется, в зависимости от расстояния до приемника. Если источник движется в сторону наблюдателя, амплитуда звуковых волн снижается. По мере удаления амплитуда увеличивается. То же самое явление происходит с волнами света на всех частотах. Это называется красным смещением.

В 1959 году Роберт Фунт и Глен Ребка провели эксперимент, чтобы доказать существование красного смещения. Они «выстрелили» гамма-лучами радиоактивного железа в сторону башни Гарвардского университета и выяснили, что частота колебаний частиц на приемнике меньше расчетной за счет искажений, вызванных гравитацией.

Столкновения двух черных дыр, как считается, способны создать «рябь» в континууме. Это явление получило название гравитационных волн. В некоторых обсерваториях установлены лазерные интерферометры, которые могут зафиксировать такое излучение.