Основы теории относительности

Важнейшими постулатами классической механики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном, являются принцип изотропности и однородности пространства и времени, три закона Ньютона, а также закон сложения скоростей Галилея. В конце XIX века некоторые выводы классической механики, прежде всего, применяемые к электромагнитному излучению, пришли в резкое противоречие с практикой. Законы Максвелла противоречили закону сложения скоростей Галилея. Чтобы спасти положение, была введена особая среда – эфир – заполняющая собой все пространство, и было объявлено, что законы Максвелла справедливы именно в ней.

Однако ряд опытов (в т.ч. знаменитые опыты Майкельсона (1881) и Морли) показали несостоятельность этой гипотезы. Положение спас Альберт Эйнштейн, в 1905 году опубликовавший специальную теорию относительности. В качестве основных постулатов своей теории он выбрал принцип изотропности и однородности пространства и времени, а также принцип постоянства скорости света. Второй принцип немедленно привел к изменению закона сложения скоростей и изменения координат при переходе в другую систему отсчета.

Но Эйнштейн на этом не остановился и в 1916 году закончил общую теорию относительности. В ней он исследовал другой случай отступления опыта от законов классической механики, а именно, поведение тел в сильных гравитационных полях. Выяснилось, что пространство искривляется, а время замедляется вблизи больших масс. При приближении к массивным телам сила тяжести растет немного быстрее, чем это предсказывается законом Ньютона; в частности, из общей теории относительности следует существование гравитационного радиуса, на котором сила тяжести обращается в бесконечность. Тела, размеры которых меньше их гравитационного радиуса, называются черными дырами. Полагают, что черные дыры являются финалом эволюции массивных объектов.