Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Общая теория относительности А. Эйнштейна

                                                        2.5. Общая теория относительности А. Эйнштейна

Вещь помещенной будучи, как в Аш -два- О,
в пространство, презирая риск,
пространство жаждет вытеснить;  
но ваш глаз на полу не замечает брызг пространства …  
                                                                                           И. Бродский
 
Согласно  представлениям  Эйнштейна,  взаимное  притяжение  вещественных  тел  друг  к  другу  обусловлено  тем  действием,  которое  присутствие вещества  оказывает  на  четырехмерный  пространственно-временной  континуум (ПВК для сокращения). 

В классическом естествознании априори признается, что материальные тела могут двигаться в пространстве и во времени, не оказывая какого-либо влияния на них. Есть сцена - пространство  и время - и есть актеры - вещества во всех формах и проявлениях процессов превращений. Фон или сцена остаются безучастными к развитию действия. 

Революционная идея Эйнштейна состояла в своеобразном объединении актеров и сцены, во влиянии  вещества на  геометрические характеристики четырехмерного континуума. Все мы - существа трехмерные, и нам трудно (даже на интуитивном уровне) представить себе континуум четырех измерений. В какой-то мере может помочь аналогия. Нашим преимуществом перед двухмерными существами (назовем их плоскатиками, или тенями на поверхности)  будет  то,  что мы  легко  будем  видеть  все процессы  как  двухмерного мира,  так  и  трехмерного. А  для  плоскатиков  будет  весьма  трудно  представить  себе  трехмерный мир,  так  как  их понятийный  аппарат  выработан  для пространства с двумя только измерениями. После такого необходимого вступления разберем один из парадоксов  мира плоскатиков. 

Пусть два массивных, но плоских объекта движутся строго на север  по поверхности сферы. Очевидно, что расстояние между ними будет непрерывно сокращаться.

При  движении  каждого  по  своему  меридиану  плоскатики  замечают взаимное сближение в направлении, которое перпендикулярно направлению их перемещения. В  конечном  счете, чтобы не  столкнуться, им придется использовать какую-нибудь  силу, например  силу  тяги плоскомобилей, в которых они путешествуют. Плоскатики будут убеждены, что объективно существует сила их взаимного притяжения. Нам же очевидна иная причина сближения - кривизна поверхности сферы. Мы видим это потому, что находимся в пространстве с большей размерностью. Таким образом, если считать силой любую  причину  изменения  состояния  движения  объектов,  кривизна  пространства играет роль,  эквивалентную  силе. Общая  теория относительности утверждает,  что  причиной  гравитационного  притяжения  всех  тел  является кривизна  четырехмерного  пространства-времени.  Искажения  возникают вследствие  самого факта присутствия массы. По  образному  выражению  одного  из  американских  ученых  «вещество  диктует  пространству,  как  ему искривляться,  а  искривленное  пространство  указывает  веществу,  как  ему двигаться». 

Математическое  описание  ОТО  дается  на  языке  тензорного  исчисления, достаточно сложного для того, чтобы приводить конкретные формулы.
 
Следует отметить, что не все согласны с точкой зрения Эйнштейна на природу  тяготения.  Так,  академик  А.  Логунов  считает,  что  четырехмерное пространство  всегда  остается  плоским,  а  силы  притяжения  возникают  как следствие релятивистских эффектов. Причины сомнений, приводимые А. Логуновым, уважительны.
 
Дело в том, что понятия энергии и импульса важны в связи с законами их  сохранения. В классическом  естествознании  для  плоского ПВК  сохранение  энергии  определяется    однородностью  времени,  сохранение  импульса определяется  однородностью  пространства,  сохранение  момента  импульса определяется изотропностью пространства. Очевидно, что для искривленного пространства-времени  нет  больше  изотропности  и  однородности,  так  как кривизна может изменяться от  точки к  точке. Отсюда  возникают  сомнения: существуют  ли  вообще  в  ОТО  законы  сохранения энергии-импульса?  Сам А.Эйнштейн допускал несохранение энергии локально, но так, чтобы в макропределах законы сохранения восстанавливались. Полемика по этому поводу не привела  к  однозначности,  вопрос  остается  дискуссионным  для  современного естествознания. 


 

Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.