Основные положения и выводы общей теории относительности

В 1915—1916 гг. А. Эйнштейн приступил к созданию теории гравитации, инвариантной относительно любой системы отсчета. Так появилась общая теория относительности или релятивистская теория тяготения, в которой принималась тождественность гравитационной и инертной массы. Под инертной массой понимается отношение негравитационной силы, действующей на тело, к его ускорению. А под гравитационной массой понимают отношение сил взаимного притяжения тел к их ускорению.

Из равенства гравитационной и инерционной масс следует, что ускорение тела не зависит от его массы. А это значит, что в одной и той же точке пространства разные тела имеют одинаковое ускорение. То есть ускорение есть свойство пространства в этой точке. Следовательно, гравитационное взаимодействие между телами сводится к описанию структуры пространства-времени, в котором они движутся.

Таким образом, гравитация связана не с силовым взаимодействием тел и полей в пространстве-времени, а с деформацией этого пространства-времени в результате присутствия в нем массы-энергии.

Общая теория относительности показала, что наш мир не всегда подчиняется законам геометрии Евклида. Если для двухмерного пространства геометрия Евклида — это геометрия плоскости, то неевклидова геометрия — это геометрия криволинейного пространства. Согласно общей теории относительности, геометрия Евклида дает приближенное описание реального пространства, так же как классическая физика есть приближенное описание реального мира.

Структура пространства-времени, описываемая общей теорией относительности, определяется распределением и движением масс-энергий. В уравнении Эйнштейна это выражается с помощью тензора кривизны пространства. Это значит, что действуют не особые силы, а происходит движение по инерции в неоднородном пространстве-времени (представляемое в нем геодезической, т. е. «наикратчайшей», линией).

Из общей теории относительности Эйнштейна следует, что геометрия пространства изменяется со временем, а время в различных областях Вселенной имеет свою скорость течения. Эти изменения пространства-времени определяются распределением и движениями вещества — материи. При этом движение и распределение массы-энергии зависят от геометрии пространства. Задача общей теории относительности — определение структуры пространства-времени — получается существенно более сложной, чем задача классической механики, рассматривающей движение материи в неизменном, абсолютном пространстве.

Согласно общей теории относительности, в тех местах, где материя обладает большей энергией, кривизна пространства будет больше и тем самым имеют место большие отклонения от геометрии Евклида. В этих же местах время течет медленнее.

Общая теория относительности является основой современной космологии. Наблюдаемые факты пока укладываются в рамки этой теории.