Основные положения общей теории относительности

Общая теория относительности (ОТО) была создана Эйнштейном в 1916 г. Эта теория имеет другое название – теория гравитации. В ее основу были положены три постулата:

1. В любой системе отсчета (инерциональной и неинерциальной) законы природы инвариантны.

2. В природе не существует скорости большей скорости света.

3. Инертная и гравитационная массы эквивалентны.

Эта теория утверждает, что каждое тело порождает поле тяготения (гравитации). Благодаря этому происходит искривление пространства. Этот вывод СТО был подтвержден искривлением световых лучей при прохождении их вблизи Солнца. В сильных гравитационный полях происходит замедление хода времени. Важным выводом ОТО является существование черных дыр – физических тел, обладающих столь сильной гравитацией, что с их поверхности ничто не может вылететь (даже свет).

Тема 4. Квантово-полевая картина мира Проблемы естествознания в конце XIX века

Несмотря на большие достижения в объяснении природных явлений и развития Вселенной в целом, электромагнитная картина мира не смогла преодолеть следующие затруднения.

Тепловое излучение. В конце XIX века были экспериментально установлены законы теплового излучения и зависимость спектральной плотности излучения от частоты излучения. Однако теоретического обоснования установленным фактам не было. Применение законов электромагнитного поля давало абсурдный результат: при больших частотах энергия излучения нагретого тела должна равняться бесконечности. Такая ситуация в физике известна под названием ультрафиолетовой катастрофы.

Проблема линейчатого спектра. Опытным путем было установлено, что атом водорода в видимой части спектра дает четыре линии. Бальмером была получена эмпирическая формула, дающая возможность вычислять частоты этих линий. Теория же не могла этого объяснить. К тому же было понятно, что излучение дает атом, но как он устроен оставалось неясным. Таким образом, проблема линейчатого спектра напрямую связывалась с проблемой строения атома.

Еще более важным моментом, связанным с проблемой строения атома было открытие его делимости. Когда стало ясно, что электрон должен входить в его состав, стал вопрос, как электрон располагается в атоме, и где находится положительный заряд. Наиболее распространенной в конце XIX века была модель атома Томсона, согласно которой нейтральный атом состоит из положительного заряда, равномерно распределенного по всему объему и отрицательно заряженных электронов внутри этого объема. Такая модель носила образное название «пирог с изюмом» или «пудинг».

Расчет, сделанный с учетом такой модели, не давал правильного теоретического результата.

Проблема теплоемкости твердого тела. Также как и предыдущие, указанная проблема сводилась к несоответствию теории и эксперимента. С точки зрения классической физики теплоемкость твердого тела должна не зависеть от температуры и быть постоянной. Эксперимент же показывал, что при высоких температурах это условие выполняется, а при низких – теплоемкость уменьшается и при стремлении абсолютной температуры к нулю также стремится к нулю.