PhiloMasters

Еще более парадоксальным оказалось то, что течение времени зависит от скорости движения тел. Время течет тем медленнее, чем быстрее по отношению к наблюдателю движется тело. Этот факт был надежно подтвержден в экспериментах с элементарными частицами, проводившихся на летящих самолетах.

Следовательно, свойства времени только казались неизменными, так как для обнаружения приведенных выше фактов были необходимы столь быстрые движения, которые ранее были недоступны человеку. Далее теория относительности установила неразрывную связь времени с пространством. Изменения временных свойств всегда связаны с изменением пространственных параметров тел.

Специального объяснения в рамках существовавшей в конце XIX в. физической картины мира требовал и отрицательный результат по обнаружению так называемого мирового эфира, полученный американским физиком А. Майкельсоном. Его опыт доказал независимость скорости света от движения Земли, что с точки зрения классической механики не поддавалось объяснению. Некоторые физики пытались истолковать эти результаты как реальное сокращение размеров всех тел, включая и Землю, в направлении движения под действием возникающих при этом электромагнитных сил. Так, X. Лоренц вывел математические уравнения {преобразования Лоренца) для вычисления реальных сокращений движущихся тел и промежутков времени между событиями, происходящими на них, в зависимости от скорости движения, хотя в преобразованиях Лоренца отражались нереальные изменения размеров тел при движении (что можно представить лишь в абсолютном пространстве), а изменение результата измерений в зависимости от движения системы отсчета. Таким образом, относительными оказались и «длина», и «промежуток времени» между событиями, и даже «одновременность» событий. Специальная теория относительности Эйнштейна обобщила идеи и синтезировала принципы классической механики Галилея — Ньютона и электродинамики Максвелла — Лоренца. Она описывала законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света (в вакууме 300 000 км/с), но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем.

Общая теория относительности Эйнштейна строилась путем построения обобщенного пространства—времени и перехода от теоретической структуры исходной теории — специальной теории относительности — к теоретической структуре новой, обобщенной теории с последующей ее эмпирической интерпретацией. В общей теории относительности раскрываются новые аспекты зависимости пространственно-временных отношений от материальных процессов. Эта теория придала физический смысл неевклидовым геометриям и связала кривизну пространства, отступление его метрики от евклидовой с действием гравитационных полей, создаваемых массами тел. Общая теория относительности исходит из принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс, количественное равенство которых давно было установлено в классической физике. Кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения. Принцип эквивалентности помог сформулировать основные положения, на которых базировалась новая теория о геометрической природе гравитации и о взаимосвязи геометрии пространства — времени и материи. Так, на основе принципа эквивалентности масс был обобщен принцип относительности, утверждающий в общей теории относительности инвариантность законов природы в любых системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных.

Теория относительности установила не только искривление пространства под действием полей тяготения, но и замедление хода времени в сильных гравитационных полях. Даже тяготение Солнца — небольшой звезды по космическим меркам — влияет на темп протекания времени, замедляя его в своем поле тяготения. Поэтому если послать радиосигнал в какую-то точку по «траектории», проходящей рядом с Солнцем, путешествие радиосигнала займет в таком случае больше времени, чем тогда, когда он проходит вдали от солнечной массы.