Общая теория относительности - это понимание физиком Альбертом Эйнштейном того, как гравитация влияет на структуру пространства-времени. За время своего существования эта теория прошла немало испытаний на прочность и выдержала все.
Теория, которую Эйнштейн опубликовал в 1915 году, расширила специальную теорию относительности, которую он опубликовал 10 годами ранее. Специальная теория относительности утверждала, что пространство и время неразрывно связаны, но эта теория не включала действие гравитации. Эйнштейн провел 10 лет в исследованиях и расчетах, и определил, что любые объекты, имеющие массу, деформируют ткань пространства-времени, а это искажение и является гравитацией.
Как работает ОТО?
Чтобы понять общую теорию относительности (ОТО), давайте начнем с гравитации - силы притяжения, которую два объекта оказывают друг на друга. Сэр Исаак Ньютон количественно определил гравитацию в том же тексте, в котором он сформулировал свои три классических закона.
Гравитационная сила, действующая между двумя телами, зависит от того, насколько массивно каждое из них и на каком расстоянии друг от друга они находятся. Даже когда центр Земли притягивает вас к себе (удерживая вас прочно на земле), ваш центр масс оттягивается назад к Земле. Но более массивное тело едва ощущает ваше притяжение, в то время как с вашей гораздо меньшей массой вы оказываетесь прочно укорененными благодаря той же силе. Тем не менее, законы Ньютона предполагают, что гравитация - это врожденная сила объекта, которая может действовать на расстоянии.
Альберт Эйнштейн в своей специальной теории относительности определил, что законы физики одинаковы для всех неускоряющихся наблюдателей, и он показал, что скорость света в вакууме одинакова независимо от скорости, с которой движется наблюдатель. В результате он обнаружил, что пространство и время переплетены в единый континуум, известный как пространство-время. И события, которые происходят в одно и то же время для одного наблюдателя, могут происходить в разное время для другого.
Разрабатывая уравнения для своей общей теории относительности, Эйнштейн понял, что массивные объекты вызывают искажения в пространстве-времени. Представьте, что вы устанавливаете большой объект в центре батута. Объект заставляет ткань прогибаться. Если затем вы попытаетесь катить шарик по краю батута, шарик будет катиться по спирали к центру, затягиваемый во многом так же, как гравитация планеты затягивает летящий мимо астероид.