Nisbiylik nazariyasi 20-asr boshlarida Albert Eynshteyn tomonidan kiritilgan. Uning mohiyati nimada? Keling, asosiy fikrlarni ko'rib chiqamiz va BOni tushunarli tilda tavsiflaymiz.

Nisbiylik nazariyasi 20-asr fizikasining nomuvofiqliklari va qarama-qarshiliklarini amalda yo'q qildi, fazo-vaqt tuzilishi haqidagi g'oyani tubdan o'zgartirishga majbur qildi va ko'plab tajribalar va tadqiqotlarda eksperimental ravishda tasdiqlandi.

Shunday qilib, BO barcha zamonaviy fundamental fizik nazariyalarning asosini tashkil etdi. Aslida, bu zamonaviy fizikaning onasi!

Boshlash uchun shuni ta'kidlash kerakki, nisbiylikning ikkita nazariyasi mavjud:

• Maxsus nisbiylik (SRT) - bir tekis harakatlanuvchi ob'ektlardagi fizik jarayonlarni ko'rib chiqadi.
• Umumiy nisbiylik (GR) - tezlanayotgan jismlarni tavsiflaydi va tortishish va mavjudlik kabi hodisalarning kelib chiqishini tushuntiradi.

SRT ilgari paydo bo'lganligi va aslida GRTning bir qismi ekanligi aniq. Keling, avvalo u haqida gapiraylik.

Oddiy so'zlar bilan aytganda STO

Nazariya nisbiylik printsipiga asoslanadi, unga ko'ra tabiatning har qanday qonunlari statsionar va doimiy tezlikda harakatlanadigan jismlarga nisbatan bir xil bo'ladi. Va shunday oddiy tuyulgan fikrdan kelib chiqadiki, yorug'lik tezligi (vakuumda 300 000 m/s) barcha jismlar uchun bir xil.

Misol uchun, tasavvur qiling-a, sizga uzoq kelajakdan katta tezlikda ucha oladigan kosmik kema berilgan. Kema kamoniga fotonlarni oldinga otishga qodir lazer to'pi o'rnatilgan.

Kemaga nisbatan bunday zarralar yorug'lik tezligida uchadi, ammo statsionar kuzatuvchiga nisbatan ular tezroq uchishi kerakdek tuyuladi, chunki ikkala tezlik ham jamlangan.

Biroq, bu aslida sodir bo'lmaydi! Tashqi kuzatuvchi fotonlarning 300 000 m/s tezlikda uchayotganini ko‘radi, go‘yo ularga kosmik kemaning tezligi qo‘shilmagan.

Esda tutish kerak: har qanday jismga nisbatan yorug'lik tezligi qanchalik tez harakat qilmasin, doimiy qiymat bo'ladi.

Bundan hayratlanarli xulosalar kelib chiqadi, masalan, vaqtning kengayishi, bo'ylama qisqarishi va tana vaznining tezlikka bog'liqligi. Maxsus nisbiylik nazariyasining eng qiziqarli oqibatlari haqida quyidagi havoladagi maqolada o'qing.

Umumiy nisbiylik nazariyasining (GR) mohiyati

Buni yaxshiroq tushunish uchun biz yana ikkita faktni birlashtirishimiz kerak:

• Biz 4D fazoda yashaymiz

Fazo va vaqt "fazo-vaqt uzluksizligi" deb ataladigan bir xil mavjudotning ko'rinishidir. Bu x, y, z va t koordinata o'qlari bo'lgan 4 o'lchovli fazo-vaqtdir.

Biz odamlar 4 o'lchovni xuddi shunday idrok eta olmaymiz. Aslida, biz faqat haqiqiy to'rt o'lchovli ob'ektning fazo va vaqtga proyeksiyalarini ko'ramiz.

Qizig'i shundaki, nisbiylik nazariyasi jismlar harakatlanayotganda o'zgarishini aytmaydi. 4 o'lchovli ob'ektlar har doim o'zgarishsiz qoladi, lekin nisbiy harakat bilan ularning proyeksiyalari o'zgarishi mumkin. Va biz buni vaqtning sekinlashishi, hajmning qisqarishi va boshqalar sifatida qabul qilamiz.

• Barcha jismlar tezlashish o'rniga doimiy tezlikda tushadi

Keling, qo'rqinchli fikrlash tajribasini qilaylik. Tasavvur qiling-a, siz liftning yopiq kabinasida ketyapsiz va vaznsizlik holatidasiz.

Bunday vaziyat faqat ikkita sababga ko'ra yuzaga kelishi mumkin: yoki siz kosmosdasiz yoki siz erning tortishish kuchi ta'sirida kabina bilan birga erkin yiqilasiz.

Stenddan tashqariga qaramasdan, bu ikki holatni farqlash mutlaqo mumkin emas. Shunchaki, bir holatda siz tekis, ikkinchisida esa tezlanish bilan uchasiz. Siz taxmin qilishingiz kerak bo'ladi!

Ehtimol, Albert Eynshteynning o'zi xayoliy lift haqida o'ylagan va unda bitta ajoyib g'oya bor edi: agar bu ikki holatni ajratib bo'lmasa, tortishish tufayli tushish ham bir xil harakatdir. Shunchaki, harakat to‘rt o‘lchovli fazo-vaqtda bir xil bo‘ladi, lekin massiv jismlar mavjud bo‘lganda (masalan,) u qiyshiq bo‘lib, bir tekis harakat bizning odatiy uch o‘lchamli fazoga tezlashtirilgan harakat ko‘rinishida proyeksiyalanadi.

Keling, boshqa oddiyroq, garchi mutlaqo to'g'ri bo'lmasa-da, ikki o'lchovli fazo egriligi misolini ko'rib chiqaylik.

Tasavvur qilish mumkinki, har qanday massiv jism o'ziga xos majoziy huni yaratadi. Shunda o'tmishda uchib o'tayotgan boshqa jismlar to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlarini davom ettira olmaydilar va egri fazoning egri chizig'iga ko'ra traektoriyalarini o'zgartiradilar.

Aytgancha, agar tanada juda ko'p energiya bo'lmasa, uning harakati umuman yopiq bo'lib chiqishi mumkin.

Shuni ta'kidlash kerakki, harakatlanuvchi jismlar nuqtai nazaridan ular to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishda davom etadilar, chunki ular o'zlarini aylantiradigan hech narsani sezmaydilar. Ular shunchaki egri bo'shliqqa kirishdi va o'zlari bilmagan holda to'g'ri chiziqli bo'lmagan traektoriyaga ega.

Shuni ta'kidlash kerakki, 4 o'lchov egilib, vaqtni o'z ichiga oladi, shuning uchun bu o'xshashlikka ehtiyotkorlik bilan munosabatda bo'lish kerak.

Shunday qilib, umumiy nisbiylik nazariyasida tortishish umuman kuch emas, faqat fazo-vaqt egriligining oqibati. Hozirgi vaqtda bu nazariya tortishishning kelib chiqishining ishchi versiyasidir va tajribalar bilan juda mos keladi.

Umumiy nisbiylik nazariyasining hayratlanarli oqibatlari

Yorug'lik nurlari massiv jismlar yaqinida uchganda egilishi mumkin. Darhaqiqat, kosmosda boshqalarning orqasida "yashirinadigan" uzoq ob'ektlar topilgan, ammo yorug'lik nurlari ularni aylanib chiqadi, buning natijasida yorug'lik bizga etib boradi.

Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko'ra, tortishish qanchalik kuchli bo'lsa, vaqt shunchalik sekin o'tadi. Bu fakt GPS va GLONASS ishida albatta hisobga olinadi, chunki ularning sun'iy yo'ldoshlari Yerdagiga qaraganda bir oz tezroq chalinadigan eng aniq atom soatlariga ega. Agar bu fakt hisobga olinmasa, bir kunda koordinatalar xatosi 10 km ni tashkil qiladi.

Aynan Albert Eynshteyn tufayli kutubxona yoki do'kon yaqin joyda joylashganligini tushunishingiz mumkin.

Va nihoyat, GR qora tuynuklar mavjudligini bashorat qiladi, ular atrofida tortishish shunchalik kuchliki, vaqt shunchaki yaqin joyda to'xtaydi. Shuning uchun qora tuynukga kiruvchi yorug'lik uni tark eta olmaydi (akslanmaydi).

Qora tuynukning markazida ulkan tortishish qisqarishi tufayli cheksiz yuqori zichlikka ega ob'ekt hosil bo'ladi va bu, aftidan, bo'lishi mumkin emas.

Shunday qilib, GR dan farqli o'laroq, juda qarama-qarshi xulosalarga olib kelishi mumkin, shuning uchun fiziklarning ko'pchiligi uni to'liq qabul qilmadi va muqobil izlashni davom ettirdi.

Ammo u ko'p narsalarni bashorat qilishga muvaffaq bo'ldi, masalan, yaqinda shov-shuvli kashfiyot nisbiylik nazariyasini tasdiqladi va bizni tilini osgan holda buyuk olimni eslashga majbur qildi. Ilmni seving, WikiScience-ni o'qing.

Umumiy nisbiylik allaqachon barcha ma'lumot tizimlariga (va faqat bir-biriga nisbatan doimiy tezlikda harakatlanuvchilarga emas) qo'llaniladi va matematik jihatdan maxsusdan ancha murakkabroq ko'rinadi (bu ularning nashr etilishi orasidagi o'n bir yil oralig'ini tushuntiradi). U alohida holat sifatida maxsus nisbiylik nazariyasini (shuning uchun Nyuton qonunlarini) o'z ichiga oladi. Shu bilan birga, umumiy nisbiylik nazariyasi o'zidan oldingi barcha nazariyalardan ancha uzoqroqdir. Xususan, u tortishishning yangi talqinini beradi.

Umumiy nisbiylik nazariyasi dunyoni to'rt o'lchovli qiladi: vaqt uchta fazoviy o'lchovga qo'shiladi. Barcha to'rt o'lchov bir-biridan ajralmasdir, shuning uchun biz endi uch o'lchovli dunyoda bo'lgani kabi ikki ob'ekt orasidagi fazoviy masofa haqida emas, balki ularning bir-biridan masofasini birlashtiradigan hodisalar orasidagi fazo-vaqt oraliqlari haqida gapiramiz. vaqt va makonda. Ya'ni, makon va vaqt to'rt o'lchovli fazo-vaqt uzluksizligi yoki oddiygina fazo-vaqt sifatida qaraladi. Ushbu kontinuumda bir-biriga nisbatan harakatlanuvchi kuzatuvchilar hatto ikkita voqea bir vaqtning o'zida sodir bo'lganmi yoki biri boshqasidan oldin sodir bo'lganmi degan fikrga kelishmasliklari mumkin. Yaxshiyamki, bizning kambag'al ongimiz uchun u sabab-oqibat munosabatlarining buzilishiga kelmaydi - ya'ni ikkita hodisa bir vaqtning o'zida va boshqa ketma-ketlikda sodir bo'lmaydigan koordinata tizimlarining mavjudligi, hatto umumiy nisbiylik nazariyasi ham yo'l qo'ymaydi.

Klassik fizika tortishish kuchini ko'plab tabiiy kuchlar (elektr, magnit va boshqalar) ichida oddiy kuch deb hisoblagan. Gravitatsiya "uzoq masofaga ta'sir qilish" ("bo'shliq orqali" kirib borish) va turli xil massali jismlarga bir xil tezlanishni berishning ajoyib qobiliyati bilan belgilandi.

Nyutonning universal tortishish qonuni bizga koinotdagi har qanday ikkita jism o'rtasida o'zaro tortishish kuchi mavjudligini aytadi. Shu nuqtai nazardan, Yer Quyosh atrofida aylanadi, chunki ular o'rtasida o'zaro tortishish kuchlari mavjud.

Biroq, umumiy nisbiylik bizni bu hodisaga boshqacha qarashga majbur qiladi. Ushbu nazariyaga ko'ra, tortishish massa ta'sirida fazo-vaqt elastik to'qimalarining deformatsiyasi ("egrilik") oqibatidir (bu holda tana qanchalik og'irroq bo'lsa, masalan Quyosh, fazo-vaqt shunchalik ko'p bo'ladi. uning ostida "egilib" va shunga mos ravishda uning tortishish maydoni kuchliroq). Qattiq cho'zilgan tuvalni (bir turdagi trambolin) tasavvur qiling, uning ustiga katta to'p qo'yilgan. To'pning og'irligi ostida tuval deformatsiyalanadi va uning atrofida huni shaklidagi depressiya hosil bo'ladi. Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko'ra, Yer Quyosh atrofida og'ir to'p - Quyoshning fazo-vaqtni «teshigi» natijasida hosil bo'lgan voronkaning konusi atrofida aylangan kichik shar kabi aylanadi. Va biz uchun tortishish kuchi sifatida ko'rinadigan narsa, aslida, fazo-vaqt egriligining tashqi ko'rinishi va Nyuton ma'nosida umuman kuch emas. Bugungi kunga qadar tortishish tabiatining umumiy nisbiylik nazariyasidan ko'ra yaxshiroq tushuntirishi topilmadi.

Birinchidan, har xil massali jismlar uchun erkin tushish tezlanishlarining tengligi (massiv kalit va engil mos keladigan stoldan polga bir xil tezlikda tushishi haqiqati) muhokama qilinadi. Eynshteyn ta'kidlaganidek, bu noyob xususiyat tortishish kuchini inertsiyaga juda o'xshash qiladi.

Darhaqiqat, kalit va gugurt o'zini xuddi vaznsizlikda inertsiya bilan harakatlanayotgandek tutadi va xonaning pollari tezlanish bilan ularga qarab harakatlanar edi. Kalit va gugurtga etib borgach, pol ularning ta'sirini, keyin esa bosimni boshdan kechirardi, chunki. kalit va gugurtning inertsiyasi zaminning yanada tezlashishiga ta'sir qilgan bo'lardi.

Bu bosim (kosmonavtlar aytadi - "ortiqcha yuk") inertsiya kuchi deb ataladi. Xuddi shunday kuch har doim tezlashtirilgan sanoq tizimidagi jismlarga qo'llaniladi.

Agar raketa er yuzasida erkin tushish tezlanishiga (9,81 m/s) teng tezlanish bilan uchsa, u holda inertsiya kuchi kalit va gugurtning og'irligi rolini o'ynaydi. Ularning "sun'iy" tortishish kuchi Yer yuzasidagi tabiiy tortishish bilan aynan bir xil bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, mos yozuvlar ramkasining tezlashishi tortishish kuchiga juda o'xshash hodisadir.

Aksincha, erkin tushadigan liftda tabiiy tortishish kabina mos yozuvlar tizimining tezlashtirilgan harakati bilan kalit va gugurtni "quvib" yo'q qilinadi. Albatta, klassik fizika bu misollarda tortishishning haqiqiy paydo bo‘lishi va yo‘qolishini ko‘rmaydi. Gravitatsiya faqat tezlanish orqali simulyatsiya qilinadi yoki qoplanadi. Ammo umumiy nisbiylik nazariyasida inertsiya va tortishish o'rtasidagi o'xshashlik ancha chuqurroq ekanligi tan olinadi.

Eynshteyn inersiya va tortishish kuchining ekvivalentligining mahalliy prinsipini ilgari surdi va yetarlicha kichik masofalar va davomiylik shkalalarida bir hodisani hech qanday tajriba orqali boshqasidan ajratib bo‘lmaydi, deb ta’kidladi. Shunday qilib, umumiy nisbiylik dunyo haqidagi ilmiy tushunchani yanada chuqurroq o'zgartirdi. Nyuton dinamikasining birinchi qonuni o'zining universalligini yo'qotdi - inertsiya bo'yicha harakat egri chiziqli va tezlashtirilgan bo'lishi mumkinligi ma'lum bo'ldi. Og'ir massa tushunchasiga ehtiyoj yo'qoldi. Olam geometriyasi o'zgardi: to'g'ridan-to'g'ri Evklid fazosi va bir xil vaqt o'rniga egri fazo-vaqt, egri olam paydo bo'ldi. Ilm-fan tarixi hech qachon koinotning fizik fundamental tamoyillariga qarashlarning bunday keskin qayta tuzilishini bilmagan.

Umumiy nisbiylikni tekshirish qiyin, chunki oddiy laboratoriya sharoitida uning natijalari Nyutonning universal tortishish qonunida bashorat qilingan natijalar bilan deyarli bir xil. Shunga qaramay, bir nechta muhim tajribalar o'tkazildi va ularning natijalari nazariyani tasdiqlangan deb hisoblash imkonini beradi. Bundan tashqari, umumiy nisbiylik biz kosmosda kuzatadigan hodisalarni tushuntirishga yordam beradi, bir misol, quyosh yaqinida o'tadigan yorug'lik nuridir. Nyuton mexanikasi ham, umumiy nisbiylik nazariyasi ham uning Quyoshga (kuzga) og'ishi kerakligini tan oladi. Biroq, umumiy nisbiylik nurning ikki marta siljishini bashorat qiladi. Quyosh tutilishi paytidagi kuzatuvlar Eynshteyn bashoratining to?g?riligini isbotladi. Yana bir misol. Quyoshga eng yaqin Merkuriy sayyorasi klassik Nyuton mexanikasi nuqtai nazaridan tushunib bo'lmaydigan statsionar orbitadan kichik og'ishlarga ega. Ammo aynan shunday orbita GR formulalari bo'yicha hisoblash orqali beriladi. Kuchli tortishish maydonida vaqtning sekinlashishi oq mittilar - juda yuqori zichlikdagi yulduzlarning nurlanishida yorug'lik tebranishlari chastotasining pasayishini tushuntiradi. Va so'nggi yillarda bu ta'sir laboratoriya sharoitida qayd etilgan. Nihoyat, butun olamning tuzilishi va tarixi haqidagi fan — zamonaviy kosmologiyada umumiy nisbiylik nazariyasining o‘rni juda muhim. Eynshteynning tortishish nazariyasining ko'plab dalillari ushbu bilim sohasida ham topilgan. Darhaqiqat, umumiy nisbiylik nazariyasi tomonidan bashorat qilingan natijalar Nyuton qonunlari tomonidan bashorat qilingan natijalardan faqat o'ta kuchli tortishish maydonlari mavjud bo'lganda sezilarli darajada farq qiladi. Bu shuni anglatadiki, umumiy nisbiylik nazariyasini to'liq sinovdan o'tkazish uchun juda katta ob'ektlarni yoki qora tuynuklarni o'ta aniq o'lchash kerak, bu bizning odatiy intuitiv g'oyalarimizdan hech biri qo'llanilmaydi. Shunday qilib, nisbiylik nazariyasini tekshirishning yangi eksperimental usullarini ishlab chiqish eksperimental fizikaning eng muhim vazifalaridan biri bo'lib qolmoqda.

Umumiy nisbiylik nazariyasi(GR) - 1915-1916 yillarda Albert Eynshteyn tomonidan nashr etilgan tortishishning geometrik nazariyasi. Maxsus nisbiylik nazariyasining keyingi rivojlanishi bo'lgan ushbu nazariya doirasida tortishish effektlari fazoda joylashgan jismlar va maydonlarning o'zaro kuch ta'siridan emas, balki fazo-vaqtning deformatsiyasidan kelib chiqadi, deb taxmin qilinadi. o'zi, bu, xususan, massa-energiya mavjudligi bilan bog'liq. Shunday qilib, umumiy nisbiylik nazariyasida, boshqa metrik nazariyalarda bo'lgani kabi, tortishish ham kuchlarning o'zaro ta'siri emas. Umumiy nisbiylik nazariyasi boshqa metrik tortishish nazariyalaridan Eynshteyn tenglamalaridan fazoda mavjud bo'lgan materiya bilan fazoviy vaqtning egriligini bog'lash orqali farq qiladi.

Umumiy nisbiylik hozirda eng muvaffaqiyatli tortishish nazariyasi bo'lib, kuzatishlar bilan yaxshi tasdiqlangan. Umumiy nisbiylik nazariyasining birinchi muvaffaqiyati Merkuriy perigeliyasining anomal presessiyasini tushuntirish edi. Keyin, 1919 yilda Artur Eddington to'liq tutilish paytida Quyosh yaqinida yorug'likning og'ishi kuzatilgani haqida xabar berdi, bu umumiy nisbiylik bashoratlarini tasdiqladi.

O'shandan beri ko'plab boshqa kuzatishlar va tajribalar nazariyaning ko'plab bashoratlarini tasdiqladi, jumladan, tortishish vaqtining kengayishi, tortishishning qizil siljishi, tortishish maydonidagi signalning kechikishi va hozirgacha faqat bilvosita gravitatsiyaviy nurlanish. Bundan tashqari, ko'plab kuzatishlar umumiy nisbiylik nazariyasining eng sirli va ekzotik bashoratlaridan biri - qora tuynuklar mavjudligining tasdig'i sifatida talqin etiladi.

Umumiy nisbiylik nazariyasining ulkan muvaffaqiyatiga qaramay, ilmiy hamjamiyatda qora tuynuklar va umuman fazo-vaqt o'ziga xosliklarini ko'rib chiqishda olib tashlanmaydigan matematik farqlar paydo bo'lishi sababli uni kvant nazariyasining klassik chegarasi sifatida qayta shakllantirish mumkin emasligi haqida noqulaylik bor. Ushbu muammoni hal qilish uchun bir qator muqobil nazariyalar taklif qilingan. Hozirgi eksperimental dalillar shuni ko'rsatadiki, umumiy nisbiylikdan har qanday og'ish, agar u umuman mavjud bo'lsa, juda kichik bo'lishi kerak.

Umumiy nisbiylik nazariyasining asosiy tamoyillari

Nyutonning tortishish nazariyasi tortishish tushunchasiga asoslanadi, bu uzoq masofali kuchdir: u har qanday masofada bir zumda ta'sir qiladi. Harakatning bu lahzali tabiati zamonaviy fizikaning maydon paradigmasi va xususan, 1905 yilda Eynshteyn tomonidan Puankare va Lorents ishlaridan ilhomlangan maxsus nisbiylik nazariyasi bilan mos kelmaydi. Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, hech qanday ma'lumot vakuumdagi yorug'lik tezligidan tezroq yura olmaydi.

Matematik jihatdan Nyutonning tortishish kuchi tortishish maydonidagi jismning potentsial energiyasidan kelib chiqadi. Ushbu potentsial energiyaga mos keladigan tortishish potentsiali Puasson tenglamasiga bo'ysunadi, bu Lorentz o'zgarishlarida o'zgarmasdir. Nonvariantlikning sababi shundaki, maxsus nisbiylik nazariyasidagi energiya skalyar miqdor emas, balki 4-vektorning vaqt komponentiga kiradi. Gravitatsiyaning vektor nazariyasi Maksvellning elektromagnit maydon nazariyasiga o'xshash bo'lib, tortishish to'lqinlarining salbiy energiyasiga olib keladi, bu o'zaro ta'sirning tabiati bilan bog'liq: tortishish kuchidagi zaryadlar (massalar) kabi tortadi va qaytarmaydi. elektromagnetizmda. Shunday qilib, Nyutonning tortishish nazariyasi maxsus nisbiylik nazariyasining asosiy printsipi - har qanday inertial sanoq sistemasidagi tabiat qonunlarining o'zgarmasligi va birinchi marta Puankare tomonidan 1905 yilda o'z asarida taklif qilingan Nyuton nazariyasini to'g'ridan-to'g'ri vektor umumlashtirish bilan mos kelmaydi. "Elektronning dinamikasi bo'yicha" ish jismoniy qoniqarsiz natijalarga olib keladi. .

Eynshteyn tabiat qonunlarining har qanday ma'lumot tizimiga nisbatan o'zgarmasligi printsipiga mos keladigan tortishish nazariyasini izlay boshladi. Ushbu izlanish natijasi tortishish va inertial massalarning bir xilligi printsipiga asoslangan umumiy nisbiylik nazariyasi edi.

Gravitatsion va inertsial massalarning tengligi printsipi

Klassik Nyuton mexanikasida massaning ikkita tushunchasi mavjud: birinchisi Nyutonning ikkinchi qonuniga, ikkinchisi esa butun dunyo tortishish qonuniga ishora qiladi. Birinchi massa - inertial (yoki inertial) - jismga ta'sir qiluvchi tortishish bo'lmagan kuchning uning tezlanishiga nisbati. Ikkinchi massa - tortishish (yoki ba'zan og'ir deb ataladi) - tananing boshqa jismlar tomonidan tortishish kuchini va o'ziga xos tortishish kuchini aniqlaydi. Umuman olganda, bu ikki massa, tavsifdan ko'rinib turibdiki, turli tajribalarda o'lchanadi, shuning uchun ular bir-biriga mutlaqo proportsional bo'lishi shart emas. Ularning qat'iy mutanosibligi gravitatsiyaviy bo'lmagan va tortishish o'zaro ta'sirida bitta tana massasi haqida gapirishga imkon beradi. Tegishli birliklarni tanlash orqali bu massalarni bir-biriga tenglashtirish mumkin. Prinsipning o'zi Isaak Nyuton tomonidan ilgari surilgan va massalar tengligi u tomonidan 10?3 nisbiy aniqlik bilan tajribada tasdiqlangan. 19-asrning oxirida E?tv?s yanada nozik tajribalar o'tkazib, printsipni tekshirishning aniqligini 10?9 ga yetkazdi. 20-asrda eksperimental usullar massalarning tengligini 10x12-10x13 nisbiy aniqlik bilan tasdiqlash imkonini berdi (Braginskiy, Dik va boshqalar). Ba'zan tortishish va inersiya massalarining tengligi printsipi ekvivalentlikning zaif printsipi deb ataladi. Albert Eynshteyn buni umumiy nisbiylik nazariyasining asosiga qo'ydi.

Geodezik chiziqlar bo'ylab harakatlanish printsipi

Agar tortishish massasi inersiya massasiga to'liq teng bo'lsa, u holda faqat tortishish kuchlari ta'sir qiladigan jismning tezlanishini ifodalashda ikkala massa ham kamayadi. Shuning uchun tananing tezlashishi va demak, uning traektoriyasi tananing massasi va ichki tuzilishiga bog'liq emas. Agar kosmosning bir nuqtasida joylashgan barcha jismlar bir xil tezlanishni oladigan bo'lsa, unda bu tezlanishni jismlarning xususiyatlari bilan emas, balki shu nuqtadagi fazoning o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'lash mumkin.

Shunday qilib, jismlar orasidagi tortishish o'zaro ta'sirining tavsifini jismlar harakatlanadigan fazo-vaqt tavsifiga qisqartirish mumkin. Eynshteyn singari, jismlar inersiya bo'yicha, ya'ni ularning o'z sanoq sistemasidagi tezlanishi nolga teng bo'ladigan tarzda harakat qiladi, deb taxmin qilish tabiiydir. Keyin jismlarning traektoriyalari geodezik chiziqlar bo'ladi, ularning nazariyasi 19-asrda matematiklar tomonidan ishlab chiqilgan.

Geodezik chiziqlarni fazo-vaqtda an'anaviy ravishda interval yoki dunyo funktsiyasi deb ataladigan ikkita hodisa orasidagi masofaning analogini ko'rsatish orqali topish mumkin. Uch o'lchovli fazo va bir o'lchovli vaqt oralig'i (boshqacha qilib aytganda, to'rt o'lchovli fazo-vaqtda) metrik tensorning 10 ta mustaqil komponenti tomonidan berilgan. Ushbu 10 ta raqam kosmik metrikani tashkil qiladi. U turli yo'nalishlarda fazo-vaqtning ikki cheksiz yaqin nuqtasi orasidagi "masofa" ni belgilaydi. Tezligi yorug'lik tezligidan kichik bo'lgan jismoniy jismlarning dunyo chiziqlariga mos keladigan geodezik chiziqlar eng katta to'g'ri vaqtning chiziqlari bo'lib chiqadi, ya'ni bu traektoriya bo'ylab tanaga qattiq mahkamlangan soat bilan o'lchanadigan vaqt. Zamonaviy tajribalar jismlarning geodezik chiziqlar bo'ylab harakatlanishini tortishish va inersiya massalarining tengligi kabi aniqlik bilan tasdiqlaydi.

Fazo-vaqtning egriligi

Agar ikkita jism bir-biriga parallel bo'lgan ikkita yaqin nuqtadan uchirilsa, u holda tortishish maydonida ular asta-sekin yaqinlashadi yoki bir-biridan uzoqlashadi. Bu ta'sir geodezik chiziqlarning og'ishi deb ataladi. Xuddi shunga o'xshash ta'sirni to'g'ridan-to'g'ri ikkita to'p bir-biriga parallel ravishda kauchuk membrana orqali o'tkazilsa, uning ustiga katta ob'ekt markazda joylashgan bo'lsa, kuzatilishi mumkin. To'plar tarqalib ketadi: membranadan o'tayotgan narsaga yaqinroq bo'lgan to'p uzoqroqdagi to'pga qaraganda markazga kuchliroq moyil bo'ladi. Bu nomuvofiqlik (burilish) membrananing egriligidan kelib chiqadi. Xuddi shunday, fazo-vaqtda geodeziyaning og'ishi (jismlar traektoriyalarining farqlanishi) uning egriligi bilan bog'liq. Fazo-vaqtning egriligi uning metrikasi - metrik tensor bilan yagona aniqlanadi. Umumiy nisbiylik nazariyasi va tortishishning muqobil nazariyalari o'rtasidagi farq ko'p hollarda aniq materiya (gravitatsiyaviy maydonni yaratadigan gravitatsiyaviy bo'lmagan jismlar va maydonlar) va fazo-vaqtning metrik xususiyatlari o'rtasidagi bog'liqlik yo'lida aniqlanadi. .

Fazo-vaqt GR va kuchli ekvivalentlik printsipi

Umumiy nisbiylik nazariyasining asosi tortishish va inertial maydonlarning ekvivalentligi printsipi ekanligi ko'pincha noto'g'ri deb hisoblanadi, uni quyidagicha shakllantirish mumkin:
Gravitatsion maydonda joylashgan etarlicha kichik mahalliy fizik tizim o'ziga xos nisbiylikning tekis fazo-vaqtiga botgan tezlashtirilgan (inertial mos yozuvlar tizimiga nisbatan) mos yozuvlar tizimida joylashgan bir xil tizimdan xatti-harakatlarida farq qilmaydi.

Ba'zida xuddi shu printsip "maxsus nisbiylikning mahalliy asosliligi" yoki "kuchli ekvivalentlik printsipi" deb ataladi.

Tarixiy nuqtai nazardan, bu tamoyil umumiy nisbiylik nazariyasining rivojlanishida haqiqatan ham katta rol o'ynagan va uni ishlab chiqishda Eynshteyn tomonidan ishlatilgan. Biroq, nazariyaning eng yakuniy shaklida, aslida u mavjud emas, chunki maxsus nisbiylik nazariyasida tezlashtirilgan va boshlang'ich mos yozuvlar doirasidagi fazo-vaqt egri chiziqli - tekis va umuman olganda. nisbiylik nazariyasi u har qanday jism tomonidan egri bo'ladi va aynan uning egriligi jismlarning tortishish kuchini keltirib chiqaradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, umumiy nisbiylik nazariyasining fazo-vaqt bilan maxsus nisbiylik nazariyasining fazo-vaqti o'rtasidagi asosiy farq uning egriligi bo'lib, u tenzor miqdori - egrilik tenzori bilan ifodalanadi. Maxsus nisbiylik fazo-vaqtida bu tensor bir xilda nolga teng, fazo-vaqt esa tekis.

Shu sababli, "umumiy nisbiylik" nomi mutlaqo to'g'ri emas. Bu nazariya hozirda fiziklar tomonidan ko'rib chiqilayotgan tortishish nazariyalarining bir qatoridan faqat bittasi bo'lib, maxsus nisbiylik nazariyasi (aniqrog'i, uning fazo-vaqt metrikligi printsipi) ilmiy jamoatchilik tomonidan umumiy qabul qilingan va asosning tamal toshini tashkil etadi. zamonaviy fizika. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, boshqa ishlab chiqilgan tortishish nazariyalarining hech biri, umumiy nisbiylikdan tashqari, vaqt va tajriba sinovidan o'ta olmadi.

Umumiy nisbiylik nazariyasining asosiy oqibatlari

Muvofiqlik printsipiga ko'ra, zaif tortishish maydonlarida umumiy nisbiylik bashoratlari Nyutonning universal tortishish qonunini kichik tuzatishlar bilan qo'llash natijalariga to'g'ri keladi, ular maydon kuchining kuchayishi bilan ortadi.

Umumiy nisbiylikning birinchi bashorat qilingan va tasdiqlangan eksperimental natijalari uchta klassik effekt bo'lib, ular birinchi tekshirishning xronologik tartibida quyida keltirilgan:
1. Nyuton mexanikasining bashoratlari bilan solishtirganda Merkuriy orbitasining perihelionining qo'shimcha siljishi.
2. Quyoshning tortishish maydonida yorug'lik nurining og'ishi.
3. Gravitatsion qizil siljish, yoki tortishish maydonida vaqtning kengayishi.

Eksperimental tarzda tekshirilishi mumkin bo'lgan bir qator boshqa effektlar mavjud. Ular orasida biz Quyosh va Yupiterning tortishish maydonidagi elektromagnit to'lqinlarning og'ishi va kechikishi (Shapiro effekti), Lens-Thirring effekti (aylanuvchi jism yaqinidagi giroskopning presessiyasi), qora rang mavjudligining astrofizik dalillarini qayd etishimiz mumkin. teshiklar, qo'shaloq yulduzlarning yaqin tizimlari tomonidan tortishish to'lqinlarining chiqarilishi va koinotning kengayishi uchun dalillar.

Hozircha umumiy nisbiylikni inkor etuvchi ishonchli eksperimental dalillar topilmadi. Ta'sirlarning o'lchangan qiymatlarining umumiy nisbiylik bo'yicha bashorat qilinganidan og'ishi 0,1% dan oshmaydi (yuqoridagi uchta klassik hodisa uchun). Shunga qaramay, turli sabablarga ko'ra, nazariyotchilar kamida 30 ta muqobil tortishish nazariyalarini ishlab chiqdilar va ularning ba'zilari nazariyaga kiritilgan parametrlarning mos keladigan qiymatlari uchun umumiy nisbiylik nazariyasiga o'zboshimchalik bilan yaqin natijalarni olish imkonini beradi.

19-asrning oxirida ham ko'pchilik olimlar dunyoning jismoniy manzarasi asosan qurilgan va kelajakda buzilmas bo'lib qoladi degan fikrga moyil bo'lishdi - faqat tafsilotlarni aniqlashtirish kerak edi. Ammo 20-asrning birinchi o'n yilliklarida jismoniy qarashlar tubdan o'zgardi. Bu 19-asrning oxirgi yillari va 20-yillarning birinchi o?n yilliklarini o?z ichiga olgan juda qisqa tarixiy davrda amalga oshirilgan ilmiy kashfiyotlar “kaskadi” natijasi edi, ularning ko?pchiligi oddiy insonning tasavvuriga umuman to?g?ri kelmasdi. tajriba. Albert Eynshteyn (1879-1955) tomonidan yaratilgan nisbiylik nazariyasi yorqin misoldir.

Nisbiylik nazariyasi- fazo-vaqtning fizik nazariyasi, ya'ni fizik jarayonlarning universal fazo-vaqt xossalarini tavsiflovchi nazariya. Bu atama 1906 yilda Maks Plank tomonidan nisbiylik printsipining rolini ta'kidlash uchun kiritilgan.
maxsus nisbiylik (va keyinchalik, umumiy nisbiylik).

Tor ma'noda nisbiylik nazariyasi maxsus va umumiy nisbiylikni o'z ichiga oladi. Maxsus nisbiylik nazariyasi(keyingi o'rinlarda SRT deb yuritiladi) tortishish maydonlarini e'tiborsiz qoldiradigan jarayonlarni o'rganishda; umumiy nisbiylik nazariyasi(bundan buyon matnda GR deb yuritiladi) Nyutonni umumlashtiruvchi tortishish nazariyasidir.

Maxsus, yoki xususiy nisbiylik nazariyasi fazo-vaqt tuzilishi haqidagi nazariyadir. U birinchi marta 1905 yilda Albert Eynshteyn tomonidan "Harakatlanuvchi jismlarning elektrodinamikasi haqida" asarida kiritilgan. Nazariya harakatni, mexanika qonunlarini, shuningdek ularni belgilovchi fazo-vaqt munosabatlarini har qanday harakat tezligida,
shu jumladan yorug'lik tezligiga yaqin bo'lganlar. Klassik Nyuton mexanikasi
SRT ichida past tezliklar uchun taxminiy hisoblanadi.

Albert Eynshteyn muvaffaqiyatining sabablaridan biri shundaki, u eksperimental ma'lumotlarni nazariy ma'lumotlardan ustun qo'ygan. Bir qator tajribalar umume'tirof etilgan nazariyaga zid bo'lgan natijalarni ko'rsatganda, ko'plab fiziklar bu tajribalar noto'g'ri deb qaror qilishdi.

Albert Eynshteyn birinchilardan bo'lib yangi eksperimental ma'lumotlarga asoslangan yangi nazariyani yaratishga qaror qildi.

19-asrning oxirida fiziklar sirli efirni - umumiy qabul qilingan taxminlarga ko'ra, yorug'lik to'lqinlari akustik to'lqinlar kabi tarqalishi uchun havo kerak bo'lgan yoki boshqa vositani izlashdi. - qattiq, suyuq yoki gazsimon. Efirning mavjudligiga ishonish yorug'lik tezligining efirga nisbatan kuzatuvchining tezligi bilan o'zgarishi kerak degan fikrga olib keldi. Albert Eynshteyn efir kontseptsiyasidan voz kechdi va barcha fizik qonunlar, shu jumladan yorug'lik tezligi, kuzatuvchining tezligidan qat'i nazar, o'zgarishsiz qoladi, deb taxmin qildi - tajribalar ko'rsatdi.

SRT turli inertial sanoq sistemalari orasidagi harakatlarni qanday izohlashni tushuntirdi - oddiy qilib aytganda, bir-biriga nisbatan doimiy tezlikda harakatlanuvchi jismlar. Eynshteyn tushuntirdiki, ikkita jism doimiy tezlikda harakat qilganda, ulardan birini mutlaq sanoq tizimi sifatida qabul qilish o‘rniga, ularning harakatini bir-biriga nisbatan ko‘rib chiqish kerak. Shunday qilib, agar ikkita kosmonavt ikkita kosmik kemada uchayotgan bo'lsa va o'zlarining kuzatuvlarini solishtirishni xohlasalar, bilishlari kerak bo'lgan yagona narsa ularning bir-biriga nisbatan tezligidir.

Maxsus nisbiylik nazariyasi faqat bitta maxsus holatni (shuning uchun nomi) ko'rib chiqadi, bunda harakat to'g'ri va bir xil bo'ladi.

Mutlaq harakatni aniqlashning mumkin emasligiga asoslanib, Albert Eynshteyn barcha inertial sanoq sistemalari teng degan xulosaga keldi. U maxsus nisbiylik nazariyasi (SRT) deb nomlangan yangi fazo va vaqt nazariyasiga asos bo'lgan ikkita muhim postulatni shakllantirdi:

1. Eynshteynning nisbiylik printsipi - bu tamoyil Galileyning nisbiylik printsipini umumlashtirish edi (holatlar bir xil, lekin tabiatning barcha qonunlari uchun emas, balki faqat klassik mexanika qonunlari uchun, nisbiylik printsipining optika va elektrodinamikaga qo'llanilishi masalasini ochiq qoldiradi). har qanday jismoniy. Unda shunday deyilgan: inertial sanoq sistemalarida (ISF) bir xil sharoitda barcha fizik jarayonlar bir xil tarzda boradi. Bu shuni anglatadiki, yopiq IRF ichida o'tkazilgan hech qanday fizik tajribalar uning dam olish yoki bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qilishini aniqlay olmaydi. Shunday qilib, barcha IFRlar mutlaqo tengdir va IFRni tanlashga nisbatan fizik qonunlar o'zgarmasdir (ya'ni, bu qonunlarni ifodalovchi tenglamalar barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil shaklga ega).

2. Yorug'lik tezligining doimiyligi printsipi- yorug'likning vakuumdagi tezligi doimiy bo'lib, yorug'lik manbai va qabul qiluvchining harakatiga bog'liq emas. U barcha yo'nalishlarda va barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil. Vakuumdagi yorug'lik tezligi - tabiatdagi chegara tezligi - bu dunyo konstantalari deb ataladigan eng muhim jismoniy konstantalardan biridir.

SRTning eng muhim natijasi mashhur edi Eynshteyn formulasi massa va energiya o'rtasidagi munosabatlar haqida E \u003d mc 2 (bu erda C - yorug'lik tezligi), makon va vaqtning birligini ko'rsatdi, massalar kontsentratsiyasiga va ularning harakatiga qarab ularning xususiyatlarini birgalikda o'zgartirishda ifodalangan va zamonaviy fizika ma'lumotlari bilan tasdiqlangan. Vaqt va makon endi bir-biridan mustaqil ravishda ko'rib chiqilmadi va fazo-vaqt to'rt o'lchovli kontinuum g'oyasi paydo bo'ldi.

Buyuk fizik nazariyasiga ko'ra, moddiy jismning tezligi oshib, yorug'lik tezligiga yaqinlashganda, uning massasi ham ortadi. Bular. ob'ekt qanchalik tez harakat qilsa, u shunchalik og'irroq bo'ladi. Yorug'lik tezligiga erishilganda, tananing massasi, shuningdek uning energiyasi cheksiz bo'ladi. Tana qanchalik og'ir bo'lsa, uning tezligini oshirish shunchalik qiyin bo'ladi; cheksiz massali jismni tezlashtirish uchun cheksiz miqdorda energiya talab qilinadi, shuning uchun moddiy jismlarning yorug'lik tezligiga etib borishi mumkin emas.

Nisbiylik nazariyasida "ikki qonun - massaning saqlanish qonuni va energiyaning saqlanish qonuni - bir-biridan mustaqil ravishda o'z kuchini yo'qotdi va yagona qonunga birlashtirilgan bo'lib chiqdi, uni energiyaning saqlanish qonuni yoki deb atash mumkin. massa." Ushbu ikki tushuncha o'rtasidagi fundamental bog'liqlik tufayli materiya energiyaga, aksincha - energiya materiyaga aylanishi mumkin.

Umumiy nisbiylik nazariyasi- Eynshteyn tomonidan 1916 yilda nashr etilgan, u 10 yil davomida ishlagan tortishish nazariyasi. Bu maxsus nisbiylik nazariyasining keyingi rivojlanishi. Agar moddiy jism tezlashsa yoki yon tomonga burilsa, SRT qonunlari endi qo'llanilmaydi. Keyin GR kuchga kiradi, bu umumiy holatda moddiy jismlarning harakatlarini tushuntiradi.

Umumiy nisbiylik nazariyasida tortishish effektlari jismlar va maydonlarning o‘zaro kuch ta’siridan emas, balki ular joylashgan fazo-vaqtning deformatsiyasidan kelib chiqadi, deb taxmin qilinadi. Bu deformatsiya, xususan, massa-energiya mavjudligi bilan bog'liq.

Umumiy nisbiylik hozirgi vaqtda tortishishning eng muvaffaqiyatli nazariyasi bo'lib, kuzatishlar bilan yaxshi tasdiqlangan. Umumiy nisbiylik SRTni tezlashtirilganlarga umumlashtirdi, ya'ni. noinertial tizimlar. Umumiy nisbiylik nazariyasining asosiy tamoyillari quyidagilardan iborat:

- yorug'lik tezligining doimiyligi printsipining tortishish kuchlarini e'tiborsiz qoldiradigan joylarga qo'llanilishini cheklash(tortishish kuchi kuchli bo'lgan joyda yorug'lik tezligi sekinlashadi);

- nisbiylik printsipini barcha harakatlanuvchi tizimlarga kengaytirish(va faqat inertial emas).

Umumiy nisbiylik yoki tortishish nazariyasida u inertial va tortishish massalarining ekvivalentligi yoki inertial va tortishish maydonlarining ekvivalentligi haqidagi eksperimental haqiqatdan kelib chiqadi.

Ekvivalentlik printsipi fanda muhim o'rin tutadi. Biz har doim har qanday jismoniy tizimga inertial kuchlarning ta'sirini to'g'ridan-to'g'ri hisoblashimiz mumkin va bu bizga tortishish maydonining harakatini bilish imkoniyatini beradi, ko'pincha juda ahamiyatsiz bo'lgan uning bir jinsliligidan mavhum.

GRdan bir qator muhim xulosalar chiqarildi:

1. Fazo-vaqtning xossalari harakatlanuvchi materiyaga bog'liq.

2. Inert va natijada tortishish massasiga ega bo'lgan yorug'lik nuri tortishish maydonida egilishi kerak.

3. Gravitatsion maydon ta'sirida yorug'lik chastotasi pastroq qiymatlarga o'tishi kerak.

Uzoq vaqt davomida umumiy nisbiylikning bir nechta eksperimental tasdiqlari mavjud edi. Nazariya va eksperiment o'rtasidagi kelishuv juda yaxshi, ammo tajribalarning tozaligi turli xil murakkab yon ta'sirlar bilan buziladi. Biroq, fazo-vaqt egriligining ta'siri hatto o'rtacha tortishish maydonlarida ham aniqlanishi mumkin. Masalan, juda sezgir soatlar Yer yuzasida vaqt kengayishini aniqlay oladi. Umumiy nisbiylik nazariyasining eksperimental bazasini kengaytirish maqsadida 20-asrning 2-yarmida yangi tajribalar o?tkazildi: inertial va tortishish massalarining ekvivalentligi tekshirildi (jumladan, Oyning lazer diapazoni bilan);
radar yordamida Merkuriy perihelionining harakati aniqlandi; Quyosh tomonidan radioto'lqinlarning tortishish kuchi o'lchandi, quyosh tizimining sayyoralari radarda joylashgan; Quyosh tizimining uzoq sayyoralariga yuborilgan kosmik kemalar bilan radio aloqalariga Quyoshning tortishish maydonining ta'siri baholandi va hokazo. Ularning barchasi, u yoki bu tarzda, umumiy nisbiylik asosida olingan bashoratlarni tasdiqladi.

Demak, maxsus nisbiylik nazariyasi yorug'lik tezligining doimiyligi va barcha fizik tizimlardagi tabiat qonunlarining bir xilligi haqidagi postulatlarga asoslanadi va u keladigan asosiy natijalar quyidagilardan iborat: xossalarning nisbiyligi. fazo-vaqt; massa va energiyaning nisbiyligi; og'ir va inertsial massalarning ekvivalentligi.

Falsafiy nuqtai nazardan umumiy nisbiylik nazariyasining eng muhim natijasi bu atrofdagi dunyoning fazo-vaqt xususiyatlarining tortishish massalarining joylashishi va harakatiga bog'liqligini aniqlashdir. Bu tananing ta'siriga bog'liq
katta massalar bilan yorug'lik nurlarining harakat yo'llarining egriligi mavjud. Binobarin, bunday jismlar tomonidan yaratilgan tortishish maydoni oxir-oqibat dunyoning fazo-vaqt xususiyatlarini belgilaydi.

Nisbiylikning maxsus nazariyasi tortishish maydonlarining ta'siridan mavhumdir va shuning uchun uning xulosalari faqat fazo-vaqtning kichik sohalari uchun qo'llaniladi. Umumiy nisbiylik nazariyasi va undan oldingi fundamental fizik nazariyalarning tub farqi bir qancha eski tushunchalarni rad etish va yangilarini shakllantirishdadir. Aytish joizki, umumiy nisbiylik nazariyasi kosmologiyada haqiqiy inqilob qildi. Uning asosida koinotning turli modellari paydo bo'ldi.

1900-yil 27-aprelda Buyuk Britaniya Qirollik institutida so?zlagan nutqida lord Kelvin shunday dedi: “Nazariy fizika yaxshi mutanosib va tugallangan binodir. Fizikaning musaffo osmonida faqat ikkita kichik bulut mavjud - bu yorug'lik tezligining doimiyligi va to'lqin uzunligiga qarab radiatsiya intensivligining egri chizig'i. O'ylaymanki, bu ikkita aniq savol tez orada hal qilinadi va XX asr fiziklarining hech qanday ishi qolmaydi. Lord Kelvin fizikadagi tadqiqotlarning asosiy yo'nalishlarini ko'rsatishda mutlaqo to'g'ri bo'lib chiqdi, lekin u ularning ahamiyatini noto'g'ri baholadi: nisbiylik nazariyasi va ulardan tug'ilgan kvant nazariyasi ilmiy ongni egallagan cheksiz tadqiqotlar maydoni bo'lib chiqdi. yuz yildan ortiq vaqt davomida.

U gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirni tasvirlamaganligi sababli, Eynshteyn tugallangandan ko'p o'tmay, ushbu nazariyaning umumiy versiyasini ishlab chiqishga kirishdi va uni 1907-1915 yillarda ishlab chiqdi. Nazariya o'zining soddaligi va tabiat hodisalariga mosligi bilan go'zal edi, birgina nuqta bundan mustasno: Eynshteyn nazariyasi davrida koinotning kengayishi va hatto boshqa galaktikalarning mavjudligi haqida hali ma'lum emas edi. o'sha davr olimlari olam cheksiz mavjud va statsionar ekanligiga ishonishgan. Shu bilan birga, Nyutonning universal tortishish qonunidan kelib chiqadiki, qo'zg'almas yulduzlar bir nuqtada oddiygina bir nuqtaga tortilishi kerak.

Eynshteyn bu hodisa uchun yaxshiroq izoh topa olmagan holda, o'z tenglamalariga raqamli kompensatsiya kiritdi va shu bilan fizika qonunlarini buzmasdan statsionar olam mavjud bo'lishiga imkon berdi. Keyinchalik, Eynshteyn o'zining tenglamalariga kosmologik doimiyni kiritishni o'zining eng katta xatosi deb hisoblay boshladi, chunki bu nazariya uchun zarur emas edi va o'sha paytda statsionar ko'rinadigan olamdan boshqa hech narsa tasdiqlamadi. Va 1965 yilda relikt nurlanish topildi, bu koinotning boshlanishi va Eynshteyn tenglamalarida doimiylik mutlaqo keraksiz bo'lib chiqdi. Shunga qaramay, kosmologik doimiylik 1998 yilda topilgan: Xabbl teleskopi tomonidan olingan ma'lumotlarga ko'ra, uzoq galaktikalar tortishish kuchi tufayli o'zlarining kengayishini sekinlashtirmagan, balki ularning kengayishini tezlashtirgan.

Nazariya asoslari

Bu erda maxsus nisbiylik nazariyasining asosiy postulatlaridan tashqari, yangisi qo'shildi: Nyuton mexanikasi moddiy jismlarning tortishish o'zaro ta'siriga sonli baho berdi, lekin bu jarayonning fizikasini tushuntirmadi. Eynshteyn buni massiv jism tomonidan 4 o'lchovli fazo-vaqtning egri chizig'i orqali tasvirlashga muvaffaq bo'ldi: tana o'z atrofida tebranish hosil qiladi, buning natijasida atrofdagi jismlar geodezik chiziqlar bo'ylab harakatlana boshlaydi (bunday chiziqlarga misollar: Yerning kenglik va uzunlik chiziqlari, ichki kuzatuvchi uchun to'g'ri chiziqlar kabi ko'rinadi, lekin aslida bir oz egilgan). Yorug'lik nurlari xuddi shu tarzda buriladi, bu esa massiv ob'ektning orqasida ko'rinadigan rasmni buzadi. Ob'ektlarning pozitsiyalari va massalarining muvaffaqiyatli mos kelishi bilan bu (fazo-vaqtning egriligi uzoqdagi yorug'lik manbasini ancha yorqinroq qiladigan ulkan ob'ektiv vazifasini bajaradigan) olib keladi. Agar parametrlar to'liq mos kelmasa, bu uzoqdagi ob'ektlarning astronomik tasvirlarida "Eynshteyn xochi" yoki "Eynshteyn doirasi" shakllanishiga olib kelishi mumkin.

Nazariya bashoratlari orasida gravitatsion vaqtning kengayishi (massiv ob'ektga yaqinlashganda, tezlashuv tufayli tanaga vaqt kengayishi kabi ta'sir qiladi), tortishish (massiv jism chiqaradigan yorug'lik dastasi ketganda) ham bor edi. "tortishish qudug'i" ning ish funktsiyasi uchun energiya yo'qolishi sababli spektrning qizil qismiga), shuningdek, tortishish to'lqinlari (harakat jarayonida massaga ega bo'lgan har qanday jismni hosil qiluvchi fazo-vaqtning buzilishi).

Nazariyaning holati

Umumiy nisbiylik nazariyasining birinchi tasdig'ini xuddi shu 1915 yilda nashr etilgan Eynshteynning o'zi olgan: nazariya Merkuriy perigeliyasining siljishini mutlaq aniqlik bilan tasvirlab bergan, bundan oldin uni Nyuton mexanikasi yordamida tushuntirib bo'lmaydi. O'shandan beri nazariya tomonidan bashorat qilingan ko'plab boshqa hodisalar aniqlandi, ammo nashr etilgan paytda uni aniqlash uchun juda zaif edi. Hozirgacha eng so‘nggi bunday kashfiyot 2015-yil 14-sentabrda tortishish to‘lqinlarining topilishi bo‘ldi.