Тема 10. Общая теория относительности

Общая теория относительности – теория, созданная А.Эйнштейном с 1906 по 1916 гг., в которой он обратился к проблеме тяготения и описал новые стороны зависимости пространственно-временных отношений от материальных процессов. ОТО базируется на трех постулатах: 1) расширенный принцип относительности, 2) принцип постоянства скорости света и 3) принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс: инертная масса и масса гравитационная равны между собой. Из ОТО выводился ряд следствий: а) искривление пространства – массы, создающие поле тяготения, искривляют пространство, что можно обнаружить в отклонении луча света от прямолинейной траектории в гравитационном поле; б) замедление времени – в поле силы тяжести время замедляет свой ход. Феномен искривления пространства не учитывается в евклидовой геометрии, но может быть описан на языке неевклидовых геометрий (Н.И.Лобачевский, Б.Риман, Я.Больяй). Еще при жизни Эйнштейна в ХХ в. ОТО получила подтверждение на основе астрономических наблюдений: а) обнаружение смещения перигелия Меркурия – наиболее близкой к Солнцу планеты; б) наблюдение во время солнечного затмения смещения положения звезд вблизи солнечного диска; в) обнаружение "красного смещения" (Хаббл), т.е. смещения спектральных линий излучения звезд в сторону красного света, что свидетельствовало о разбегании галактик, расширении Вселенной. ОТО предсказывает существование во Вселенной гравитационного коллапса и "черных дыр".

Гравитационный коллапс – катастрофическое сжатие сверхмассивного космического тела (газопылевого облака, звезды) под действием собственной гравитации, что приводит к состоянию черной дыры.

Черная дыра – сверхмассивное физическое тело, создающее столь сильное тяготение, что красное смещение для света, испускаемого вблизи него, способно обратиться в бесконечность, поэтому эти объекты ничего не излучают. Чтобы возникла ЧД, тело должно сжаться до критического "гравитационного радиуса" – радиуса, не превосходящего отношения массы тела к массе Солнца, умноженного на 3 км. Гравитационное замедление времени в ЧД столь велико, что время там, с точки зрения внешнего наблюдателя, практически останавливается. ЧД недоступна для непосредственного наблюдения; считается, что черными дырами становятся сколлапсировавшие звезды.