Эйнштейн так формулирует суть своей общей теории относи­тельности:

Все тела отсчета равноценны для описания природы (формулировки общих законов природы), в каком бы состоянии движения они не находились.

Теперь мы в состоянии по-иному взглянуть на инерциальные и не-инерциальные системы отсчета. Различие между ними выража­ется прежде всего в том, что если в инерциальных системах все процессы и описывающие их законы являются одинаковыми по своей форме, то в неинерциальных системах они происходят по-другому. В качестве примера рассмотрим, как представляется падение камня на Землю с точки зрения теории тяготения Нью­тона и общей теории относительности. Когда задают вопрос, по­чему камень падает на Землю, то обычно отвечают, что он при­тягивается Землей. Но закон всемирного тяготения Ньютона ни­чего не говорит о самом механизме действия сил тяготения: как они распространяются, участвует ли в этом процессе некоторая промежуточная среда, передаются ли эти силы постепенно или мгновенно. Сам Ньютон говорил, что гипотез и произвольных допущений он «не измышляет» и поэтому оставил решение этих вопросов будущим поколениям ученых.

Эйнштейн, опираясь на результаты электродинамики, в которой вводятся представления о полях действия электромагнитных сил, стал рассматривать тяжесть как силу, действующую в определенном поле тяготения. С этой точки зрения, камень пада­ет на Землю потому, что на него действует поле тяготения Зем­ли.

Равенство инертной массы тяжелой массе — один из важ­ных результатов общей теории относительности. Она счи­тает равноценными все системы отсчетов, или координат, а не только инерциальные системы.

Очевидно, что по отношению к неинерциальной системе отсчета движение тела описывается иначе, в чем мы можем убедиться, если сидим в вагоне поезда, который начинает тормозить. В этом случае мы почувствуем толчок вперед, означающий, что в движении возникает торможение, или ускорение с отрица­тельным знаком. Там же, где появляется ускорение, возникает и соответствующее ему поле тяготения. В отличие от других полей, например электромагнитных, поле тяготения обладает одним замечательным свойством: все находящиеся в нем тела испытывают ускорение, не зависящее ни от материала, ни от их физического состояния. Поэтому кусок свинца и равный ему по массе кусок дерева ведут себя в таком поле совершенно одинаково: они падают на Землю вблизи ее поверхности с тем же самым ускорением, равным 9,81 м/с2.

5. Проверка общей теории относительности.

Поскольку по отношению к разным системам отсчета механичес­кие движения происходят по-разному, возникает естественный вопрос: как будет двигаться световой луч в разных системах? Мы уже знаем, что в инерциальной, или галилеевой, системе от­счета свет распространяется по прямой линии, с постоянной скоростью с = 300 000 км/сек. Относительно системы отсчета, имеющей ускоренное движение, световой луч не будет дви­гаться прямолинейно, ибо в этом случае он будет находиться в поле тяготения. Следовательно, в поле тяготения световые лу­чи распространяются криволинейно. Точнее говоря, в таком поле они распространяются по геодезическим линиям, как кратчайшим расстояниям между двумя точками. Этот результат имеет важнейшее значение для проверки и обоснования об­щей теории относительности. Для полей тяготения, доступных нашему наблюдению, такое искривление световых лучей слишком мало, чтобы проверить ее экспериментально, но если такой луч будет проходить, например, вблизи Солнца, обладаю­щего огромной массой в сравнении с массой Земли, то его ис­кривление можно измерить. Впервые такие измерения были сделаны во время полного солнечного затмения в 1919 г., и они полностью подтвердили предсказание общей теории относи­тельности.

Искривление светового луча в поле тяготения свидетель­ствует, что скорость света в таком поле не может быть постоянной, а изменяется от одного места к другому.

Отсюда некоторые ученые сделали вывод, что общая теория от­носительности отвергает специальную теорию, где скорость света считается постоянной величиной. Автор обеих теорий — Альберт Эйнштейн считает такой вывод совершенно необос­нованным.

На самом деле из этого сопоставления можно только заклю­чить, что специальная теория относительности не может претендовать на безграничную область применения: ре­зультаты ее имеют силу до тех пор, пока можно пренебре­гать влиянием полей тяготения на явления (например, световые).

Кроме такого решающего эксперимента выводы общей теории от­носительности подтверждаются другими фактами, которые бы­ли известны до появления этой теории. Было известно, напри­мер, что эллипс, по которому обращается ближайшая к Солнцу планета Меркурий, медленно вращается относительно системы координат, связанной с Солнцем. Полный оборот, как предсказы­вает общая теория относительности, происходит в течение трех миллионов лет. Этот эффект, как бы он не был незначителен, объясняется действием поля тяготения Солнца. Чем дальше на­ходится планета от Солнца, тем меньше сказывается его дейст­вие на планету и тем труднее обнаружить этот эффект.

Наконец, отметим еще действие сильных полей тяготения на ритм часов, вследствие чего, например, ритм часов, помещен­ных вблизи поля тяготения Солнца, сильно отличался бы от ритма часов, находящихся в поле тяготения Земли. Все эти факты служат косвенным подтверждением правильности об­щей теории относительности.

6. Философские выводы из теории относительности.

Теория относительности была первой физической теорией, кото­рая радикально изменила взгляды ученых на пространство, время и движение. Если раньше пространство и время рассма­тривались обособленно от движения материальных тел, а само движение — независимо от систем отсчета (то есть считалось движением абсолютным), то с возникновением специальной теории относительности было твердо установлено

1)Всякое движение может описываться только по отношению к другим телам, которые могут приниматься за систе­мы отсчета, связанные с определенной системой коорди­нат.

2)Пространство и время тесно взаимосвязаны друг с другом, ибо только совместно они определяют положение движу­щегося тела. Именно поэтому время в теории относитель­ности выступает как четвертая координата для описания движения, хотя и отличная от пространственных коорди­нат.

3)Специальная теория относительности показала, что одинаковость формы законов механики для всех инерциальных, или галилеевых, систем отсчета сохраняет свою силу и для законов электродинамики, но только для этого вместо преобразований Галилея исполь­- зуются преобразования Лоренца.

4)При обобщении принципа относительности и распростра-­ нении его на электромагнитные процессы постулируется постоянство скорости света, которое никак не учитывается в механике.