Общая теория относительности

Содержание

Введение                                                                                                             3

1 Основные принципы общей теории относительности                               5

1.1 Необходимость модификации Ньютоновской теории гравитации         -

1.2 Принцип равенства гравитационной и инертной масс                            6

1.3 Принцип движения по геодезическим линиям                                         -

1.4 Кривизна пространства-времени                                                               7

1.5 Пространство-время ОТО и сильный принцип эквивалентности          8

1.6 Основные следствия ОТО                                                                         10

2 Экспериментальные подтверждения ОТО                                                 12

2.1 Эффекты, связанные с ускорением систем отсчёта                                  -

2.2 Гравитационное отклонение света                                                          13

2.3 Чёрные дыры                                                                                              15

2.4 Орбитальные эффекты                                                                              16

2.5 Увлечение инерциальных систем отсчёта                                               18

2.6 Другие предсказания                                                                                 19

Заключение                                                                                                       20

Список использованной литературы                                                             22

Введение

Общая теория относительности (ОТО) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах.[1] В рамках общей теории относительности, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.

ОТО в настоящее время — самая успешная теория гравитации, хорошо подтверждённая наблюдениями. Первый успех общей теории относительности состоял в объяснении аномальной прецессии перигелия Меркурия. Затем, в 1919 году, Артур Эддингтон сообщил о наблюдении отклонения света вблизи Солнца в момент полного затмения, что качественно и количественно подтвердило предсказания общей теории относительности. С тех пор многие другие наблюдения и эксперименты подтвердили значительное количество предсказаний теории, включая гравитационное замедление времени, гравитационное красное смещение, задержку сигнала в гравитационном поле и, пока лишь косвенно, гравитационное излучение. Кроме того, многочисленные наблюдения интерпретируются как подтверждения одного из самых таинственных и экзотических предсказаний общей теории относительности — существования чёрных дыр.

Несмотря на ошеломляющий успех общей теории относительности, в научном сообществе существует дискомфорт, связанный, во-первых, с тем, что её не удаётся переформулировать как классический предел квантовой теории, а во-вторых, с тем, что сама теория указывает границы своей применимости, так как предсказывает появление неустранимых физических расходимостей при рассмотрении чёрных дыр и вообще сингулярностей пространства-времени. Для решения этих проблем был предложен ряд альтернативных теорий, некоторые из которых также являются квантовыми. Современные экспериментальные данные, однако, указывают, что любого типа отклонения от ОТО должны быть очень малыми, если они вообще существуют.