ЗТВ

Загальна теорія відносності

Теорія гравітації, опублікована Альбертом Ейнштейном в 1915 році. На відміну від нерелятивістської теорії гравітації Ньютона ЗТВ придатна для опису гравітаційної взаємодії тіл, що рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла. Її також можна застосовувати у випадку сильних гравітаційних полів, що виникають, наприклад, поблизу нейтронних зірок та чорних дір. У сонячній системі ефекти ЗТВ проявляють себе незначними відхиленнями фактичних траєкторій руху планет та інших космічних тіл (у першу чергу Меркурія) від орбіт, розрахованих у рамках теорії Ньютона.

Фундаментальна ідея, яка лежить в основі загальної теорії відносності полягає в тому, що ми не можемо вести мову про фізичний зміст швидкостей або прискорень без визначення системи відліку. В спеціальній теорії відносності стверджується, що система відліку може бути розширена нескінченно на всі напрямки в просторі та часі. Це тому, що спеціальна теорія відносності асоціюється саме з інерційними (без прискорення) системами відліку. Загальна ж стверджує, система відліку може бути лише локальною, справедливою лише для обмеженої області простору та проміжку часу (точно так, як ми можемо намалювати пласку мапу географічного регіону, але не можемо розповсюдити її на всю планету – дадуться в знаки похибки від викривленої поверхні Землі). У загальній теорії відносності, закони Ньютона залишаються справедливими лише в локальних системах відліку. Наприклад, вільні частинки в локальних інерціальних (Лоренцових) системах рухаються по прямих лініях. Але ці лінії є прямими лише в межах системі відліку. Насправді вони не є прямими, вони є лініями, знаними як геодезичні. Таким чином, перший закон Ньютона замінюється „геодезичним” законом руху.

В інерціальних системах відліку, тіло зберігає свій стан до того часу, поки на нього не подіють зовнішні сили. В неінерціальних системах відліку, тіла набувають прискорення не від дії на них інших тіл, а безпосередньо від самої системи відліку. Саме тому ми відчуваємо на собі дію прискорення, знаходячись в автомобілі, який повертає. Тут автомобіль є базисом неінерціальної системи відліку, в якій ми знаходимось. Точно так діє відома сила Коріоліса, тільки тут ми в якості системи відліку беремо тіло, яке обертається, тобто, в даному випадку, Землю і т. д. Принцип еквівалентності в теорії гравітації саме стверджує, що жодні локальні експерименти не покажуть різниці між вільним падінням в гравітаційному полі та відповідним за характеристиками прискореним рухом.