Загальна теорія відносності, загальна теорія відносности (ЗТВ) — теорія гравітації, опублікована Альбертом Ейнштейном в 1916 році. На відміну від нерелятивістської теорії гравітації Ньютона загальна теорія відносності придатна для опису гравітаційної взаємодії тіл, що рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла. Її також можна застосовувати у випадку сильних гравітаційних полів, що виникають, наприклад, поблизу нейтронних зір та чорних дір. У Сонячній системі ефекти загальної теорії відносності проявляють себе незначними відхиленнями фактичних траєкторій руху планет та інших космічних тіл (у першу чергу Меркурія) від орбіт, розрахованих у межах теорії Ньютона.
Загальна теорія відносності | |
Дата створення / заснування | 1916 |
---|---|
Коротка назва | GR, GTR, ART, 一般相対論, OTW, ОТО, АТА, OTR, ART, ДСТ, OTR, VTR, STR, ОТР, OTR, VRT, ОТО, OTR і ЗТВ |
Першовідкривач або винахідник | Альберт Ейнштейн[1] |
Місце створення | Берлін |
Загальна теорія відносності у Вікісховищі |
Попри існування альтернативних теорій гравітації, загальна теорія відносності є загальноприйнятою в сучасній фізиці. Вона знайшла застосування в фізичній космології, яка пояснює еволюцію Всесвіту. Висновки теорії підтверджені низкою експериментальних спостережень. Однак, на відміну від спеціальної теорії відносності, спроби об'єднання загальної теорії відносності з квантовою механікою з побудовою теорії квантової гравітації досі (станом на лютий 2022) не мали успіху.
Історія
Альберт Ейнштейн опублікував спеціальну теорію відносності 1905 року, а з 1907 року почав роздуми над описом вільного падіння. Одне із досліджень теорії проводилось в серпні 1914 року в Броварах за участю американського астронома Вільяма Воллеса Кемпбелла.
Після тривалої роботи в листопаді 1915 він зробив доповідь на засіданні Прусської академії наук, в якій сформулював рівняння для визначення гравітаційного поля, що відомі як рівняння Ейнштейна. Рівняння Ейнштейна дуже важко розв'язати, тому Ейнштейн у своїх працях застосовував наближені розв'язки.
Але вже 1916 року Карл Шварцшильд запропонував перший точний нетривіальний розв'язок сферично-симетричного гравітаційного поля, відомий як метрика Шварцшильда. Наступного року Ейнштейн застосував знайдений розв'язок для опису Всесвіту, і щоб отримати стаціонарний розв'язок, який відповідав тодішнім уявленням, доповнив рівняння членом із космологічною сталою. Однак, упродовж 1920-х завдяки роботам Едвіна Габбла та інших астрономів, стало зрозуміло, що Всесвіт розширюється. Розширення Всесвіту описує теорія Олександра Фрідмана, запропонована 1922 року.
1919 року Артур Еддінгтон, спостерігаючи за небом навколо сонячного диску під час сонячного затемнення, виявив зсув зір зі своїх звичних положень, що свідчило на користь викривлення траєкторії світлових променів поблизу масивних тіл. Це відкриття негайно принесло Ейнштейну світову славу. Однак, повне визнання серед науковців загальна теорія відносності здобула лише в 1960-х роках, коли фізики ідентифікували квазари як галактики з чорними дірами в центрі. Також стала можливою перевірка окремих передбачень теорії, наприклад, гравітаційного червоного зміщення, в земних умовах.
Вступ
Концептуальне ядро загальної теорії відносності, з якого випливає більшість її висновків — принцип еквівалентності, який постулює, що гравітація та прискорення — це еквівалентні фізичні явища, тобто
Не існує такого фізичного експерименту, який би міг локально відрізнити дію на спостерігача однорідного гравітаційного поля від рівноприскореного руху системи відліку, у якій перебуває цей спостерігач. |
Цей принцип пояснює, чому експериментальні вимірювання гравітаційної та інертної мас доводять їхню еквівалентність. Це твердження стало основою багатьох відкриттів, таких як гравітаційний червоний зсув, викривлення променів світла поблизу великих гравітаційних мас (таких як зорі), чорні діри, уповільнення часу в гравітаційному полі тощо. Але з принципу еквівалентності не випливає єдиність рівнянь викривленого простору-часу, і це зокрема призвело до появи так званої космологічної сталої, яка фігурує в деяких теоріях.
Модифікації закону всесвітнього тяжіння Ньютона призвели до першого успіху нової теорії: отримав пояснення ефект зсуву перигелію Меркурія. Багато інших передбачень теорії було в подальшому підтверджено астрономічними спостереженнями. Однак внаслідок високої складності цих спостережень та труднощів із досягненням задовільних похибок вимірювань, виникли альтернативні теорії гравітації, такі як Теорія Бранса — Діке або біметрична теорія Розена. Але поки що немає таких експериментальних даних, які б могли викликати необхідність перегляду загальної теорії відносності.
Однак є теоретичні підстави стверджувати, що загальна теорія відносності незавершена. Вона не узгоджується з квантовою механікою, що має наслідком некоректні її результати за умов високих енергій. Об'єднання цих двох теорій — одна з фундаментальних проблем сучасної теоретичної фізики.
Зв'язок зі спеціальною теорією відносності
Спеціальна теорія відносності внесла фундаментальні зміни в закони класичної механіки, виходячи з таких постулатів
- всі інерційні системи відліку є рівноправними;
- швидкість світла в усіх інерційних системах є однаковою.
З цих постулатів випливає, що швидкість світла є максимально можливою в природі. Будь-який матеріальний об'єкт не може рухатися швидше за світло.
З погляду спеціальної теорії відносності простір і час тісно пов'язані між собою. Їх слід вважати єдиним чотиривимірним многовидом, що має назву «простір-час». Спостерігачі, що рухаються один відносно одного, можуть по-різному визначати «просторові» і «часовий» напрямки в цьому многовиді. Тому простір і час більше неможливо розглядати як окремі сутності.
Загальна теорія відносності доповнила цю картину тим, що енергія гравітаційного поля (породжена матерією) здатна деформувати простір-час так, що «прямі» лінії в просторі та часі мають властивості «кривих» ліній.
Викривлення простору-часу
Математики використовують термін «викривлення» для позначення будь-якого простору, де геометрія не є Евклідовою. Найчастіше ефект від викривлення ілюструється малюнком, аналогічним наведеному нижче:
Тут зображено, як масивне тіло «розтягує» уявну «сітку» простору-часу, внаслідок чого лінії сітки, що були прямими у пласкому (Евклідовому) просторі, стають викривленими. Як наслідок, траєкторії тіл, які були б прямими в Евклідовому просторі, змінюють свою форму поблизу масивного об'єкта. Слід однак пам'ятати, що цей малюнок — лише ілюстрація, яка далеко не повністю відображає фізичну реальність. Насправді ж поблизу масивного тіла викривляється не лише простір, а простір-час, внаслідок чого змінюється не лише просторова форма траєкторій, а й часові параметри руху: тіла зазнають прискорення (сповільнення). Реальний простір є тривимірним, а простір-час — чотиривимірним. На малюнку довелось обмежитись зображенням двовимірного простору заради наочності.
Хоча для візуалізації буває зручно уявити собі викривлену поверхню, яка вкладена у простір більшої розмірності, ця модель не має сенсу, якщо мова йде про реальний всесвіт. Кривина простору-часу може бути виміряна «зсередини» спостерігачами, які перебувають у ньому, тобто без використання додаткових вимірів.
Для ілюстрації розглянемо, як кривина поверхні Землі може бути виміряна спостерігачем, який весь час перебуває на цій поверхні. Проведемо такий уявний експеримент: Ви вирушаєте з Північного полюса на південь і проходите приблизно 10 000 км (до екватора), потім повертаєте наліво точно на 90 градусів, йдете 10 000 км, повертаєте знову наліво на 90 градусів і йдете ще 10 000 км і повертаєтесь точно туди, звідки почали, причому під кутом 90 градусів до першого відрізка Вашого шляху. Такий трикутних з трьома прямими кутами, абсолютно неможливий в Евклідовій геометрії, виявляється можливим на поверхні Землі лише тому, що Земля є викривленою поверхнею.
Викривленість простору-часу, у якому ми живемо, також можливо виявляти певними експериментами.
Базис теорії гравітації
Математичні основи загальної теорії відносності повертають нас до аксіом Евклідової геометрії та багатьох спроб довести відомий п'ятий постулат Евкліда. Лобачевський, Бояї та Гаусс довели, що ця аксіома не обов'язково повинна бути правильною та заклали основи для побудови неевклідових геометрій. Загальна математика неевклідових геометрій була розроблена Гаусовим студентом Ріманом, але не мала застосування до реального світу доти, доки Ейнштейн не сформулював загальну теорію відносності.
Гаус виходив з того, що немає апріорних доказів саме евклідовості геометрії реального світу. Це б означало, що якщо б фізик тримав паличку, а картограф стояв на деякій відстані від нього, та вимірював би довжину палички відомим в геодезії методом триангуляції, основаним на евклідовій геометрії, то не було б гарантії збігу результату вимірювання з тим, який би здійснив сам фізик, від якого паличка перебуває поряд. Зрозуміло, що на практиці за допомогою палички визначити неевклідовість геометрії неможливо, але існують експерименти, які визначають неевклідовість безпосередньо. Наприклад, експеримент Паунда-Ребки (1959) зафіксував зміни довжини хвилі випромінювання від джерела, піднятого на 22,5 метри над землею на вежі в Гарварді, і пізніше атомні годинники на супутниках глобальної системи позиціювання (GPS) були скориговані з врахуванням гравітаційних ефектів.
Ньютонова теорія гравітації стверджувала, що об'єкти насправді мають абсолютні швидкості, тобто, деякі тіла перебувають в абсолютному спокої, тоді як інші «справді» рухаються. Але Ньютон розумів, що ці абсолютні стани не можуть бути виміряні безпосередньо. Всі вимірювання давали лише швидкість одного тіла відносно іншого. І закони механіки здавались справедливими для всіх тіл незалежно від нюансів їхнього руху. Ньютон вірив, що ця теорія не має сенсу без розуміння того, що абсолютні величині насправді є, хоча ми не можемо їх виміряти. Але фактично, ньютонова механіка може працювати і без цього припущення, і це не треба плутати з пізнішим постулатом Ейнштейна про інваріантність швидкості світла.
У 19 столітті Максвелл сформулював систему рівнянь для електромагнітного поля, які показали, що світло поводить себе як електромагнітна хвиля, яка поширюється з фіксованою швидкістю в просторі. Це стало базою для подальших експериментів з перевірки ньютонової теорії: порівнюючи власну швидкість зі швидкістю світла, можна було б встановити абсолютну швидкість спостерігача. Або, що те ж саме, встановити швидкість спостерігача відносно системи відліку, яка є ідентичною для усіх інших спостерігачів.
Ці твердження базувались на припущенні про поширення світла в певному середовищі, і це середовище могло бути саме тим, від чого потрібно було відштовхуватись в проведенні подальших експериментів. Було проведено низку експериментів з визначення швидкості Землі відносно цієї всесвітньої «сутності», або «ефіру». Ідея була така: швидкість світла, яка б вимірювалась з поверхні Землі, повинна була бути більшою, коли планета рухалась би вздовж руху ефіру та меншою, коли б вона рухалась у протилежному напрямку (зрозуміло, що тут слід було б врахувати й обертання Землі навколо своєї осі). Перевірка, здійснена Майкельсоном та Морлі наприкінці 19 століття, мала дивовижний результат: швидкість світла залишалась постійною в усіх напрямах (дивіться Експеримент Майкельсона-Морлі).
1905 року Ейнштейн у своїй статті «До електродинаміки тіл, що рухаються», пояснив ці результати, виходячи з постулатів спеціальної теорії відносності.
Основні принципи
Фундаментальна ідея загальної теорії відносності полягає в тому, що ми не можемо вести мову про фізичний сенс швидкостей або прискорень без визначення системи відліку. У спеціальній теорії відносності стверджується, що система відліку може бути розширена нескінченно на всі напрямки в просторі та часі. Це тому, що спеціальна теорія відносності асоціюється саме з інерційними системами відліку. Загальна теорія відносності стверджує, система відліку може бути лише локальною, справедливою лише для обмеженої області простору та проміжку часу (точно так, як можна намалювати пласку мапу географічного регіону, але через викривлення поверхні Землі пласка мапа всієї планети буде обов'язково викривлена). У загальній теорії відносності, закони Ньютона залишаються справедливими лише в локальних системах відліку. Наприклад, вільні частинки в локальних інерційних (Лоренцових) системах рухаються вздовж прямих ліній. Але ці лінії є прямими лише в межах системи відліку. Насправді вони не є прямими, вони є лініями, відомими як геодезичні. Таким чином, перший закон Ньютона замінюється «геодезичним» законом руху.
В інерційних системах відліку, тіло зберігає свій стан доти, доки на нього не подіють зовнішні сили. В неінерційних системах відліку, тіла набувають прискорення не від дії на них інших тіл, а безпосередньо від самої системи відліку. Саме тому ми відчуваємо на собі дію прискорення, перебуваючи в автомобілі, який повертає. Тут автомобіль є базисом неінерційної системи відліку, в якій ми перебуваємо. Таку саму природу має сила Коріоліса, якщо як систему відліку обрати тіло, яке обертається, наприклад, Землю. Принцип еквівалентності в загальній теорії відносності постулює, що ніякі локальні експерименти не виявлять різниці між вільним падінням у гравітаційному полі та відповідним за характеристиками прискореним рухом.
Математично, Ейнштейн змоделював простір-час за допомогою чотиривимірного псевдо-Ріманового многовиду, і його рівняння гравітаційного поля стверджують, що викривленість цього многовиду в довільній точці безпосередньо пов'язана з тензором енергії-імпульсу. Цей тензор відповідає густині речовини та енергії в цій точці. Отже, викривлення простору-часу спричиняє рух матерії, а матерія, з іншого боку, є причиною викривлення простору-часу.
В одному з варіантів рівняння Ейнштейна для гравітаційного поля містять параметр, який називають космологічною сталою. Ейнштейн запровадив її для того, щоб отримати як розв'язок цих рівнянь модель статичного Всесвіту, тобто такого, який не розширюється і не стискається. Це не мало належного ефекту, адже такий статичний всесвіт є нестабільним, а подальші астрономічні спостереження підтвердили, що наш Всесвіт розширюється. Тому пізніше Ейнштейн назвав запровадження космологічної сталої «своєю найбільшою помилкою». Однак, отримані наприкінці 20 століття нові астрономічні дані потребують ненульового значення космологічної сталої для пояснення результатів спостережень[].
Ейнштейнове рівняння гравітаційного поля
Математичним апаратом загальної теорії відносності є диференціальна геометрія. Основною локальною характеристикою простору-часу є метрика простору-часу, задана метричним тензором. Просторово-часовий інтервал, інваріантний щодо переходу до будь-якої інерційної чи неінерційної системи відліку, має вигляд:
- .
Метрика простору-часу визначається розподілом речовини й поля, який задається тензором енергії-імпульсу. Зв'язок між цими величинами встановлюється гравітаційною сталою.
Рівняння для визначення метричного тензора виглядає так:
Де — тензор Річчі, — скалярна викривленість, — метричний тензор, — тензор енергії-імпульсу, який визначає негравітуючу матерію, енергію та сили в довільній точці простору-часу, — число пі, — швидкість світла, — гравітаційна стала, яка з'являється й у законі всесвітнього тяжіння Ньютона.
Тензор Річчі та скалярна викривленість — похідні від . , тобто метрики многовиду. Тензор Річчі має структуру симетричного 4 × 4-тензора, таким чином він складається з 10 незалежних компонент. Після визначення чотирьох просторово-часових координат, кількість незалежних рівнянь, які складають Ейнштейнові рівняння гравітаційного поля, скорочується до 6.
З космологічною сталою рівняння Ейнштейна має вигляд:
Космологічна стала , хоч й здавалась Ейнштейну незалежною величиною, може бути включена до складу тензора енергії-імпульсу й проінтерпретована в такому разі як показник існування так званої темної енергії, густина якої постійна в просторі-часі.
Вивчення розв'язків цього рівняння — одна з активних галузей астрономії, яка має назву космології. Ця наука, ґрунтуючись на рівняннях Ейнштейна, передбачила існування чорних дір і сформулювала різноманітні моделі еволюції Всесвіту.
Космологія
До цього дня вчені роблять нові відкриття, які служать черговими доказами загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна. Останнім з таких відкриттів стали спостереження вчених-астрономів з інституту Макса Планка, які вивчали те, як гравітація надмасивної чорної діри, що знаходиться в центрі Чумацького Шляху, спотворює і переломлює світло від зірок, що знаходяться поруч і за чорною дірою щодо Землі. У своїх спостереженнях вчені задіяли інфрачервоні інструменти Gravity, Sinfoni і Naco, які є складовими частинами телескопа Very Large Telescope Європейської південної обсерваторії. Цей телескоп був наведений на центр нашої галактики, туди, де «живе» надмасивна чорна діра Sagittarius A*, оточена групою зірок, що рухаються навколо неї на великій швидкості. Одна із зірок-супутників чорної діри, S2, робить один оборот на 15 земних років, а її найближчий до дірі прохід стався 19 травня 2018 року. В цей час зірка була схильна до максимального впливу гравітаційних сил чорної діри, що дало вченим можливість провести перевірку відразу декількох різних і суперечливих теорій, що мають відношення до гравітації. Інструменти Gravity і Sinfoni використовувалися для вимірювання швидкості і поточного місцезнаходження зірки S2. Ці дані, об'єднані з даними, зібраними в момент попереднього максимального зближення зірки і чорної діри, були зрівняні з прогнозами, розрахованими з точки зору класичної ньютонівської гравітаційної фізики, загальної теорії відносності та інших теорій. І найточніший прогноз, який практично зійшовся з результатами спостережень, забезпечила саме Загальна теорія відносності Альберта Ейнштейна.
Наслідки
Розв'язок рівнянь загальної теорії відносності приводить до існування фізичних явищ, відмінних від класичної фізики, і, зокрема, теорії гравітації Ньютона. Ці відмінності проявляються тільки поблизу масивних тіл, у потужному гравітаційному полі. Однак, деякі з передбачень теорії знайшли підтвердження не тільки в астрономічних даних, але й завдяки прецизійним експериментам у земних умовах.
Гравітаційне уповільнення часу
У межах загальної теорії відносності час у різних точках простору спливає по-різному, що визначається локальною метрикою простору-часу, яка залежить від гравітаційного поля. Власний час дорівнює:
- .
У наближенні слабкого поля
- ,
де — потенціал гравітаційного поля.
В умовах Землі плин часу залежить від висоти над рівнем моря: зі зростанням висоти хід годинника прискорюється. Ця залежність дуже слабка, однак після винаходу атомного годинника її стало можливо виміряти експериментально. Системи GPS враховують поправки на гравітаційне сповільнення. Сповільнення часу набагато значніше поблизу масивних небесних тіл. Поблизу чорних дір воно настільки сильне, що далекому спостерігачеві процес падіння здаватиметься нескінченно довгим, тоді як для спостерігача, що падає на чорну діру, падіння триватиме скінченний час.
Гравітаційне червоне зміщення
Зі сповільненням часу в полі тяжіння пов'язане явище зменшення частоти характеристичних ліній оптичних спектрів при віддаленні від масивних тіл. При віддаленні світла від масивного тіла час протікає швидше, і в його одиницю вкладається менше коливань. В умовах Землі це явище підтверджене в експерименті Паунда-Ребки 1959 року й в наступних точніших вимірюваннях. Зсув може досягати значних величин поблизу чорних дір. Спектр випромінювання квазарів, галактик із чорною дірою в центрі, змінюється настільки сильно, що його не одразу ідентифікували.
Гравітаційні хвилі
Рівняння Ейнштейна для середовища без масивних тіл має розв'язок у вигляді хвиль, які переносять гравітаційну взаємодію. Експериментально такі хвилі виявлено 14 вересня 2015 року o 5:51 ранку за Північноамериканським східним часом та офіційно підтверджено 11 лютого 2016 року. Зафіксовані двома детекторами гравітаційні хвилі породжені злиттям двох чорних дір із масами 36 і 29 M☉.
Експериментальна перевірка
Перше підтвердження теорії отримав 1915 року Ейнштейн, пояснивши ефект прецесії перигелію Меркурія без застосування будь-яких інших припущень.
1919 року спостереження Артура Еддінгтона засвідчили зсув видимого розташування зір під час сонячного затемнення (Сонце, маючи велику масу, викривило промені світла від зорі, візуально зсунувши її зі звичного місця на небосхилі) і таким чином підтвердили справедливість теорії.
10 квітня 2019 року команда з 200 вчених з допомогою телескопа Event Horizon сфотографувала ореол чорної діри в центрі галактики М87.
Див. також
Література
- Жданов В. І. Вступ до теорії відносності. — К. : ВПЦ "Київський університет", 2008. — 290 с.
- Дирак П. А. М. Общая теория относительности. — М. : Атомиздат, 1978. — 66 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля // Теоретическая физика. — М. : Физматлит, 2006. — Т. 2. — 536 с.
- Мак-Витти Г. Общая теория относительности и космология. — М. : ИЛ, 1961. — 284 с.
- Мёллер К. Теория относительности. — М. : Атомиздат, 1975. — 400 с.
- Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. — М. : Мир, 1977. — 478+524+509 с.
- Синг Дж. Л. Общая теория относительности. — М. : ИЛ, 1963. — 432 с.
- Фейнман Р., Мориниго Ф., Вагнер У. Фейнмановские лекции по гравитации. — М. : Янус-К, 2000. — 296 с.
- т' Хоофт Г. Введение в общую теорию относительности. — Ижевск : РХД, 2002. — 96 с.
- Загальна теорія відносності: випробування часом: Моногр. / Я. С. Яцків, О. М. Александров, І. Б. Вавилова, В. І. Жданов, Ю. М. Кудря; Голов. астрон. обсерваторія. Цетр дослідж. наук.-техн. потенціалу та історії науки ім. Г. М. Доброва. Київ. нац. ун-т ім. Т. Шевченка. Астрон. обсерваторія. — К.: ГАО НАН України, 2005. — 287 с. — Бібліогр.: с. 248—281. — . — укр.
Виноски
- Ейнштейн А. Erklärung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitätstheorie
- Einstein A. The gravitational field equations, Die Feldgleichungen der Gravitation // Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin — B: Druckerei der Königlichen Akademie der Wissenschaften, 1915.
- АЙНШТАЙН Альберт | Енциклопедія «Наукове товариство імені Шевченка». encyclopedia.com.ua. Процитовано 6 травня 2024.
- В.Г. Козирський, В.А. Шендеровський (06.05.2024). ДО ІСТОРІЇ ТЕОРЕТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ В ІНСТИТУТІ ФІЗИКИ НАН УКРАЇНИ (PDF).
- Pais, Abraham (1982), 'Subtle is the Lord…' The Science and life of Albert Einstein, Oxford University Press,
- «Einstein proven right again as black hole gravity warps starlight» [ 1 серпня 2018 у Wayback Machine.] New Atlas, July 27th, 2018
- Davide Castelvecchi (18 лютого 2016). LIGO's path to victory. Nature. 530: 261—262. doi:10.1038/530261a. PMID 26887468.
- The Event Horizon Telescope Collaboration та ін. (2019). First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole. ApJL. 875 L1. doi:10.3847/2041-8213/ab0ec7.
{{}}
: Явне використання «та ін.» у:|author=
()Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом () . Архів оригіналу за 8 листопада 2019. Процитовано 6 серпня 2019.{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title ()
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Zagalna teoriya vidnosnosti zagalna teoriya vidnosnosti ZTV teoriya gravitaciyi opublikovana Albertom Ejnshtejnom v 1916 roci Na vidminu vid nerelyativistskoyi teoriyi gravitaciyi Nyutona zagalna teoriya vidnosnosti pridatna dlya opisu gravitacijnoyi vzayemodiyi til sho ruhayutsya zi shvidkostyami blizkimi do shvidkosti svitla Yiyi takozh mozhna zastosovuvati u vipadku silnih gravitacijnih poliv sho vinikayut napriklad poblizu nejtronnih zir ta chornih dir U Sonyachnij sistemi efekti zagalnoyi teoriyi vidnosnosti proyavlyayut sebe neznachnimi vidhilennyami faktichnih trayektorij ruhu planet ta inshih kosmichnih til u pershu chergu Merkuriya vid orbit rozrahovanih u mezhah teoriyi Nyutona Zagalna teoriya vidnosnosti Data stvorennya zasnuvannya1916 Korotka nazvaGR GTR ART 一般相対論 OTW OTO ATA OTR ART DST OTR VTR STR OTR OTR VRT OTO OTR i ZTV Pershovidkrivach abo vinahidnikAlbert Ejnshtejn 1 Misce stvorennyaBerlin Zagalna teoriya vidnosnosti u Vikishovishi Popri isnuvannya alternativnih teorij gravitaciyi zagalna teoriya vidnosnosti ye zagalnoprijnyatoyu v suchasnij fizici Vona znajshla zastosuvannya v fizichnij kosmologiyi yaka poyasnyuye evolyuciyu Vsesvitu Visnovki teoriyi pidtverdzheni nizkoyu eksperimentalnih sposterezhen Odnak na vidminu vid specialnoyi teoriyi vidnosnosti sprobi ob yednannya zagalnoyi teoriyi vidnosnosti z kvantovoyu mehanikoyu z pobudovoyu teoriyi kvantovoyi gravitaciyi dosi stanom na lyutij 2022 ne mali uspihu IstoriyaAlbert Ejnshtejn opublikuvav specialnu teoriyu vidnosnosti 1905 roku a z 1907 roku pochav rozdumi nad opisom vilnogo padinnya Odne iz doslidzhen teoriyi provodilos v serpni 1914 roku v Brovarah za uchastyu amerikanskogo astronoma Vilyama Vollesa Kempbella Pislya trivaloyi roboti v listopadi 1915 vin zrobiv dopovid na zasidanni Prusskoyi akademiyi nauk v yakij sformulyuvav rivnyannya dlya viznachennya gravitacijnogo polya sho vidomi yak rivnyannya Ejnshtejna Rivnyannya Ejnshtejna duzhe vazhko rozv yazati tomu Ejnshtejn u svoyih pracyah zastosovuvav nablizheni rozv yazki Ale vzhe 1916 roku Karl Shvarcshild zaproponuvav pershij tochnij netrivialnij rozv yazok sferichno simetrichnogo gravitacijnogo polya vidomij yak metrika Shvarcshilda Nastupnogo roku Ejnshtejn zastosuvav znajdenij rozv yazok dlya opisu Vsesvitu i shob otrimati stacionarnij rozv yazok yakij vidpovidav todishnim uyavlennyam dopovniv rivnyannya chlenom iz kosmologichnoyu staloyu Odnak uprodovzh 1920 h zavdyaki robotam Edvina Gabbla ta inshih astronomiv stalo zrozumilo sho Vsesvit rozshiryuyetsya Rozshirennya Vsesvitu opisuye teoriya Oleksandra Fridmana zaproponovana 1922 roku 1919 roku Artur Eddington sposterigayuchi za nebom navkolo sonyachnogo disku pid chas sonyachnogo zatemnennya viyaviv zsuv zir zi svoyih zvichnih polozhen sho svidchilo na korist vikrivlennya trayektoriyi svitlovih promeniv poblizu masivnih til Ce vidkrittya negajno prineslo Ejnshtejnu svitovu slavu Odnak povne viznannya sered naukovciv zagalna teoriya vidnosnosti zdobula lishe v 1960 h rokah koli fiziki identifikuvali kvazari yak galaktiki z chornimi dirami v centri Takozh stala mozhlivoyu perevirka okremih peredbachen teoriyi napriklad gravitacijnogo chervonogo zmishennya v zemnih umovah VstupKonceptualne yadro zagalnoyi teoriyi vidnosnosti z yakogo viplivaye bilshist yiyi visnovkiv princip ekvivalentnosti yakij postulyuye sho gravitaciya ta priskorennya ce ekvivalentni fizichni yavisha tobto Ne isnuye takogo fizichnogo eksperimentu yakij bi mig lokalno vidrizniti diyu na sposterigacha odnoridnogo gravitacijnogo polya vid rivnopriskorenogo ruhu sistemi vidliku u yakij perebuvaye cej sposterigach Cej princip poyasnyuye chomu eksperimentalni vimiryuvannya gravitacijnoyi ta inertnoyi mas dovodyat yihnyu ekvivalentnist Ce tverdzhennya stalo osnovoyu bagatoh vidkrittiv takih yak gravitacijnij chervonij zsuv vikrivlennya promeniv svitla poblizu velikih gravitacijnih mas takih yak zori chorni diri upovilnennya chasu v gravitacijnomu poli tosho Ale z principu ekvivalentnosti ne viplivaye yedinist rivnyan vikrivlenogo prostoru chasu i ce zokrema prizvelo do poyavi tak zvanoyi kosmologichnoyi staloyi yaka figuruye v deyakih teoriyah Modifikaciyi zakonu vsesvitnogo tyazhinnya Nyutona prizveli do pershogo uspihu novoyi teoriyi otrimav poyasnennya efekt zsuvu perigeliyu Merkuriya Bagato inshih peredbachen teoriyi bulo v podalshomu pidtverdzheno astronomichnimi sposterezhennyami Odnak vnaslidok visokoyi skladnosti cih sposterezhen ta trudnoshiv iz dosyagnennyam zadovilnih pohibok vimiryuvan vinikli alternativni teoriyi gravitaciyi taki yak Teoriya Bransa Dike abo bimetrichna teoriya Rozena Ale poki sho nemaye takih eksperimentalnih danih yaki b mogli viklikati neobhidnist pereglyadu zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Odnak ye teoretichni pidstavi stverdzhuvati sho zagalna teoriya vidnosnosti nezavershena Vona ne uzgodzhuyetsya z kvantovoyu mehanikoyu sho maye naslidkom nekorektni yiyi rezultati za umov visokih energij Ob yednannya cih dvoh teorij odna z fundamentalnih problem suchasnoyi teoretichnoyi fiziki Zv yazok zi specialnoyu teoriyeyu vidnosnostiSpecialna teoriya vidnosnosti vnesla fundamentalni zmini v zakoni klasichnoyi mehaniki vihodyachi z takih postulativ vsi inercijni sistemi vidliku ye rivnopravnimi shvidkist svitla v usih inercijnih sistemah ye odnakovoyu Z cih postulativ viplivaye sho shvidkist svitla ye maksimalno mozhlivoyu v prirodi Bud yakij materialnij ob yekt ne mozhe ruhatisya shvidshe za svitlo Z poglyadu specialnoyi teoriyi vidnosnosti prostir i chas tisno pov yazani mizh soboyu Yih slid vvazhati yedinim chotirivimirnim mnogovidom sho maye nazvu prostir chas Sposterigachi sho ruhayutsya odin vidnosno odnogo mozhut po riznomu viznachati prostorovi i chasovij napryamki v comu mnogovidi Tomu prostir i chas bilshe nemozhlivo rozglyadati yak okremi sutnosti Zagalna teoriya vidnosnosti dopovnila cyu kartinu tim sho energiya gravitacijnogo polya porodzhena materiyeyu zdatna deformuvati prostir chas tak sho pryami liniyi v prostori ta chasi mayut vlastivosti krivih linij Vikrivlennya prostoru chasuMatematiki vikoristovuyut termin vikrivlennya dlya poznachennya bud yakogo prostoru de geometriya ne ye Evklidovoyu Najchastishe efekt vid vikrivlennya ilyustruyetsya malyunkom analogichnim navedenomu nizhche Tut zobrazheno yak masivne tilo roztyaguye uyavnu sitku prostoru chasu vnaslidok chogo liniyi sitki sho buli pryamimi u plaskomu Evklidovomu prostori stayut vikrivlenimi Yak naslidok trayektoriyi til yaki buli b pryamimi v Evklidovomu prostori zminyuyut svoyu formu poblizu masivnogo ob yekta Slid odnak pam yatati sho cej malyunok lishe ilyustraciya yaka daleko ne povnistyu vidobrazhaye fizichnu realnist Naspravdi zh poblizu masivnogo tila vikrivlyayetsya ne lishe prostir a prostir chas vnaslidok chogo zminyuyetsya ne lishe prostorova forma trayektorij a j chasovi parametri ruhu tila zaznayut priskorennya spovilnennya Realnij prostir ye trivimirnim a prostir chas chotirivimirnim Na malyunku dovelos obmezhitis zobrazhennyam dvovimirnogo prostoru zaradi naochnosti Hocha dlya vizualizaciyi buvaye zruchno uyaviti sobi vikrivlenu poverhnyu yaka vkladena u prostir bilshoyi rozmirnosti cya model ne maye sensu yaksho mova jde pro realnij vsesvit Krivina prostoru chasu mozhe buti vimiryana zseredini sposterigachami yaki perebuvayut u nomu tobto bez vikoristannya dodatkovih vimiriv Dlya ilyustraciyi rozglyanemo yak krivina poverhni Zemli mozhe buti vimiryana sposterigachem yakij ves chas perebuvaye na cij poverhni Provedemo takij uyavnij eksperiment Vi virushayete z Pivnichnogo polyusa na pivden i prohodite priblizno 10 000 km do ekvatora potim povertayete nalivo tochno na 90 gradusiv jdete 10 000 km povertayete znovu nalivo na 90 gradusiv i jdete she 10 000 km i povertayetes tochno tudi zvidki pochali prichomu pid kutom 90 gradusiv do pershogo vidrizka Vashogo shlyahu Takij trikutnih z troma pryamimi kutami absolyutno nemozhlivij v Evklidovij geometriyi viyavlyayetsya mozhlivim na poverhni Zemli lishe tomu sho Zemlya ye vikrivlenoyu poverhneyu Vikrivlenist prostoru chasu u yakomu mi zhivemo takozh mozhlivo viyavlyati pevnimi eksperimentami Bazis teoriyi gravitaciyiMatematichni osnovi zagalnoyi teoriyi vidnosnosti povertayut nas do aksiom Evklidovoyi geometriyi ta bagatoh sprob dovesti vidomij p yatij postulat Evklida Lobachevskij Boyayi ta Gauss doveli sho cya aksioma ne obov yazkovo povinna buti pravilnoyu ta zaklali osnovi dlya pobudovi neevklidovih geometrij Zagalna matematika neevklidovih geometrij bula rozroblena Gausovim studentom Rimanom ale ne mala zastosuvannya do realnogo svitu doti doki Ejnshtejn ne sformulyuvav zagalnu teoriyu vidnosnosti Gaus vihodiv z togo sho nemaye apriornih dokaziv same evklidovosti geometriyi realnogo svitu Ce b oznachalo sho yaksho b fizik trimav palichku a kartograf stoyav na deyakij vidstani vid nogo ta vimiryuvav bi dovzhinu palichki vidomim v geodeziyi metodom triangulyaciyi osnovanim na evklidovij geometriyi to ne bulo b garantiyi zbigu rezultatu vimiryuvannya z tim yakij bi zdijsniv sam fizik vid yakogo palichka perebuvaye poryad Zrozumilo sho na praktici za dopomogoyu palichki viznachiti neevklidovist geometriyi nemozhlivo ale isnuyut eksperimenti yaki viznachayut neevklidovist bezposeredno Napriklad eksperiment Paunda Rebki 1959 zafiksuvav zmini dovzhini hvili viprominyuvannya vid dzherela pidnyatogo na 22 5 metri nad zemleyu na vezhi v Garvardi i piznishe atomni godinniki na suputnikah globalnoyi sistemi poziciyuvannya GPS buli skorigovani z vrahuvannyam gravitacijnih efektiv Nyutonova teoriya gravitaciyi stverdzhuvala sho ob yekti naspravdi mayut absolyutni shvidkosti tobto deyaki tila perebuvayut v absolyutnomu spokoyi todi yak inshi spravdi ruhayutsya Ale Nyuton rozumiv sho ci absolyutni stani ne mozhut buti vimiryani bezposeredno Vsi vimiryuvannya davali lishe shvidkist odnogo tila vidnosno inshogo I zakoni mehaniki zdavalis spravedlivimi dlya vsih til nezalezhno vid nyuansiv yihnogo ruhu Nyuton viriv sho cya teoriya ne maye sensu bez rozuminnya togo sho absolyutni velichini naspravdi ye hocha mi ne mozhemo yih vimiryati Ale faktichno nyutonova mehanika mozhe pracyuvati i bez cogo pripushennya i ce ne treba plutati z piznishim postulatom Ejnshtejna pro invariantnist shvidkosti svitla U 19 stolitti Maksvell sformulyuvav sistemu rivnyan dlya elektromagnitnogo polya yaki pokazali sho svitlo povodit sebe yak elektromagnitna hvilya yaka poshiryuyetsya z fiksovanoyu shvidkistyu v prostori Ce stalo bazoyu dlya podalshih eksperimentiv z perevirki nyutonovoyi teoriyi porivnyuyuchi vlasnu shvidkist zi shvidkistyu svitla mozhna bulo b vstanoviti absolyutnu shvidkist sposterigacha Abo sho te zh same vstanoviti shvidkist sposterigacha vidnosno sistemi vidliku yaka ye identichnoyu dlya usih inshih sposterigachiv Ci tverdzhennya bazuvalis na pripushenni pro poshirennya svitla v pevnomu seredovishi i ce seredovishe moglo buti same tim vid chogo potribno bulo vidshtovhuvatis v provedenni podalshih eksperimentiv Bulo provedeno nizku eksperimentiv z viznachennya shvidkosti Zemli vidnosno ciyeyi vsesvitnoyi sutnosti abo efiru Ideya bula taka shvidkist svitla yaka b vimiryuvalas z poverhni Zemli povinna bula buti bilshoyu koli planeta ruhalas bi vzdovzh ruhu efiru ta menshoyu koli b vona ruhalas u protilezhnomu napryamku zrozumilo sho tut slid bulo b vrahuvati j obertannya Zemli navkolo svoyeyi osi Perevirka zdijsnena Majkelsonom ta Morli naprikinci 19 stolittya mala divovizhnij rezultat shvidkist svitla zalishalas postijnoyu v usih napryamah divitsya Eksperiment Majkelsona Morli 1905 roku Ejnshtejn u svoyij statti Do elektrodinamiki til sho ruhayutsya poyasniv ci rezultati vihodyachi z postulativ specialnoyi teoriyi vidnosnosti Osnovni principiFundamentalna ideya zagalnoyi teoriyi vidnosnosti polyagaye v tomu sho mi ne mozhemo vesti movu pro fizichnij sens shvidkostej abo priskoren bez viznachennya sistemi vidliku U specialnij teoriyi vidnosnosti stverdzhuyetsya sho sistema vidliku mozhe buti rozshirena neskinchenno na vsi napryamki v prostori ta chasi Ce tomu sho specialna teoriya vidnosnosti asociyuyetsya same z inercijnimi sistemami vidliku Zagalna teoriya vidnosnosti stverdzhuye sistema vidliku mozhe buti lishe lokalnoyu spravedlivoyu lishe dlya obmezhenoyi oblasti prostoru ta promizhku chasu tochno tak yak mozhna namalyuvati plasku mapu geografichnogo regionu ale cherez vikrivlennya poverhni Zemli plaska mapa vsiyeyi planeti bude obov yazkovo vikrivlena U zagalnij teoriyi vidnosnosti zakoni Nyutona zalishayutsya spravedlivimi lishe v lokalnih sistemah vidliku Napriklad vilni chastinki v lokalnih inercijnih Lorencovih sistemah ruhayutsya vzdovzh pryamih linij Ale ci liniyi ye pryamimi lishe v mezhah sistemi vidliku Naspravdi voni ne ye pryamimi voni ye liniyami vidomimi yak geodezichni Takim chinom pershij zakon Nyutona zaminyuyetsya geodezichnim zakonom ruhu V inercijnih sistemah vidliku tilo zberigaye svij stan doti doki na nogo ne podiyut zovnishni sili V neinercijnih sistemah vidliku tila nabuvayut priskorennya ne vid diyi na nih inshih til a bezposeredno vid samoyi sistemi vidliku Same tomu mi vidchuvayemo na sobi diyu priskorennya perebuvayuchi v avtomobili yakij povertaye Tut avtomobil ye bazisom neinercijnoyi sistemi vidliku v yakij mi perebuvayemo Taku samu prirodu maye sila Koriolisa yaksho yak sistemu vidliku obrati tilo yake obertayetsya napriklad Zemlyu Princip ekvivalentnosti v zagalnij teoriyi vidnosnosti postulyuye sho niyaki lokalni eksperimenti ne viyavlyat riznici mizh vilnim padinnyam u gravitacijnomu poli ta vidpovidnim za harakteristikami priskorenim ruhom Matematichno Ejnshtejn zmodelyuvav prostir chas za dopomogoyu chotirivimirnogo psevdo Rimanovogo mnogovidu i jogo rivnyannya gravitacijnogo polya stverdzhuyut sho vikrivlenist cogo mnogovidu v dovilnij tochci bezposeredno pov yazana z tenzorom energiyi impulsu Cej tenzor vidpovidaye gustini rechovini ta energiyi v cij tochci Otzhe vikrivlennya prostoru chasu sprichinyaye ruh materiyi a materiya z inshogo boku ye prichinoyu vikrivlennya prostoru chasu V odnomu z variantiv rivnyannya Ejnshtejna dlya gravitacijnogo polya mistyat parametr yakij nazivayut kosmologichnoyu staloyu Ejnshtejn zaprovadiv yiyi dlya togo shob otrimati yak rozv yazok cih rivnyan model statichnogo Vsesvitu tobto takogo yakij ne rozshiryuyetsya i ne stiskayetsya Ce ne malo nalezhnogo efektu adzhe takij statichnij vsesvit ye nestabilnim a podalshi astronomichni sposterezhennya pidtverdili sho nash Vsesvit rozshiryuyetsya Tomu piznishe Ejnshtejn nazvav zaprovadzhennya kosmologichnoyi staloyi svoyeyu najbilshoyu pomilkoyu Odnak otrimani naprikinci 20 stolittya novi astronomichni dani potrebuyut nenulovogo znachennya kosmologichnoyi staloyi dlya poyasnennya rezultativ sposterezhen dzherelo Ejnshtejnove rivnyannya gravitacijnogo polyaDokladnishe Rivnyannya Ejnshtejna Matematichnim aparatom zagalnoyi teoriyi vidnosnosti ye diferencialna geometriya Osnovnoyu lokalnoyu harakteristikoyu prostoru chasu ye metrika prostoru chasu zadana metrichnim tenzorom Prostorovo chasovij interval invariantnij shodo perehodu do bud yakoyi inercijnoyi chi neinercijnoyi sistemi vidliku maye viglyad d s 2 g i k d x i d x k displaystyle ds 2 g ik dx i dx k Metrika prostoru chasu viznachayetsya rozpodilom rechovini j polya yakij zadayetsya tenzorom energiyi impulsu Zv yazok mizh cimi velichinami vstanovlyuyetsya gravitacijnoyu staloyu Rivnyannya dlya viznachennya metrichnogo tenzora viglyadaye tak R i k 1 2 R g i k 8 p G c 4 T i k displaystyle R ik 1 over 2 Rg ik 8 pi G over c 4 T ik De R i k displaystyle R ik tenzor Richchi R displaystyle R skalyarna vikrivlenist g i k displaystyle g ik metrichnij tenzor T i k displaystyle T ik tenzor energiyi impulsu yakij viznachaye negravituyuchu materiyu energiyu ta sili v dovilnij tochci prostoru chasu p displaystyle pi chislo pi c displaystyle c shvidkist svitla G displaystyle G gravitacijna stala yaka z yavlyayetsya j u zakoni vsesvitnogo tyazhinnya Nyutona Tenzor Richchi ta skalyarna vikrivlenist pohidni vid g i k displaystyle g ik g i k displaystyle g ik tobto metriki mnogovidu Tenzor Richchi maye strukturu simetrichnogo 4 4 tenzora takim chinom vin skladayetsya z 10 nezalezhnih komponent Pislya viznachennya chotiroh prostorovo chasovih koordinat kilkist nezalezhnih rivnyan yaki skladayut Ejnshtejnovi rivnyannya gravitacijnogo polya skorochuyetsya do 6 Z kosmologichnoyu staloyu rivnyannya Ejnshtejna maye viglyad R i k 1 2 R g i k L g i k 8 p G c 4 T i k displaystyle R ik 1 over 2 Rg ik Lambda g ik 8 pi G over c 4 T ik Kosmologichna stala L displaystyle Lambda hoch j zdavalas Ejnshtejnu nezalezhnoyu velichinoyu mozhe buti vklyuchena do skladu tenzora energiyi impulsu j prointerpretovana v takomu razi yak pokaznik isnuvannya tak zvanoyi temnoyi energiyi gustina yakoyi postijna v prostori chasi Vivchennya rozv yazkiv cogo rivnyannya odna z aktivnih galuzej astronomiyi yaka maye nazvu kosmologiyi Cya nauka gruntuyuchis na rivnyannyah Ejnshtejna peredbachila isnuvannya chornih dir i sformulyuvala riznomanitni modeli evolyuciyi Vsesvitu KosmologiyaDo cogo dnya vcheni roblyat novi vidkrittya yaki sluzhat chergovimi dokazami zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Alberta Ejnshtejna Ostannim z takih vidkrittiv stali sposterezhennya vchenih astronomiv z institutu Maksa Planka yaki vivchali te yak gravitaciya nadmasivnoyi chornoyi diri sho znahoditsya v centri Chumackogo Shlyahu spotvoryuye i perelomlyuye svitlo vid zirok sho znahodyatsya poruch i za chornoyu diroyu shodo Zemli U svoyih sposterezhennyah vcheni zadiyali infrachervoni instrumenti Gravity Sinfoni i Naco yaki ye skladovimi chastinami teleskopa Very Large Telescope Yevropejskoyi pivdennoyi observatoriyi Cej teleskop buv navedenij na centr nashoyi galaktiki tudi de zhive nadmasivna chorna dira Sagittarius A otochena grupoyu zirok sho ruhayutsya navkolo neyi na velikij shvidkosti Odna iz zirok suputnikiv chornoyi diri S2 robit odin oborot na 15 zemnih rokiv a yiyi najblizhchij do diri prohid stavsya 19 travnya 2018 roku V cej chas zirka bula shilna do maksimalnogo vplivu gravitacijnih sil chornoyi diri sho dalo vchenim mozhlivist provesti perevirku vidrazu dekilkoh riznih i superechlivih teorij sho mayut vidnoshennya do gravitaciyi Instrumenti Gravity i Sinfoni vikoristovuvalisya dlya vimiryuvannya shvidkosti i potochnogo misceznahodzhennya zirki S2 Ci dani ob yednani z danimi zibranimi v moment poperednogo maksimalnogo zblizhennya zirki i chornoyi diri buli zrivnyani z prognozami rozrahovanimi z tochki zoru klasichnoyi nyutonivskoyi gravitacijnoyi fiziki zagalnoyi teoriyi vidnosnosti ta inshih teorij I najtochnishij prognoz yakij praktichno zijshovsya z rezultatami sposterezhen zabezpechila same Zagalna teoriya vidnosnosti Alberta Ejnshtejna NaslidkiDiv takozh Peredbachennya zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Rozv yazok rivnyan zagalnoyi teoriyi vidnosnosti privodit do isnuvannya fizichnih yavish vidminnih vid klasichnoyi fiziki i zokrema teoriyi gravitaciyi Nyutona Ci vidminnosti proyavlyayutsya tilki poblizu masivnih til u potuzhnomu gravitacijnomu poli Odnak deyaki z peredbachen teoriyi znajshli pidtverdzhennya ne tilki v astronomichnih danih ale j zavdyaki precizijnim eksperimentam u zemnih umovah Gravitacijne upovilnennya chasu Dokladnishe Gravitacijne upovilnennya chasu U mezhah zagalnoyi teoriyi vidnosnosti chas u riznih tochkah prostoru splivaye po riznomu sho viznachayetsya lokalnoyu metrikoyu prostoru chasu yaka zalezhit vid gravitacijnogo polya Vlasnij chas dorivnyuye d t 1 c g 00 d x 0 displaystyle d tau frac 1 c sqrt g 00 dx 0 U nablizhenni slabkogo polya g 00 1 2 f c 2 displaystyle g 00 1 frac 2 varphi c 2 de f displaystyle varphi potencial gravitacijnogo polya V umovah Zemli plin chasu zalezhit vid visoti nad rivnem morya zi zrostannyam visoti hid godinnika priskoryuyetsya Cya zalezhnist duzhe slabka odnak pislya vinahodu atomnogo godinnika yiyi stalo mozhlivo vimiryati eksperimentalno Sistemi GPS vrahovuyut popravki na gravitacijne spovilnennya Spovilnennya chasu nabagato znachnishe poblizu masivnih nebesnih til Poblizu chornih dir vono nastilki silne sho dalekomu sposterigachevi proces padinnya zdavatimetsya neskinchenno dovgim todi yak dlya sposterigacha sho padaye na chornu diru padinnya trivatime skinchennij chas Gravitacijne chervone zmishennya Dokladnishe Gravitacijne chervone zmishennya Zi spovilnennyam chasu v poli tyazhinnya pov yazane yavishe zmenshennya chastoti harakteristichnih linij optichnih spektriv pri viddalenni vid masivnih til Pri viddalenni svitla vid masivnogo tila chas protikaye shvidshe i v jogo odinicyu vkladayetsya menshe kolivan V umovah Zemli ce yavishe pidtverdzhene v eksperimenti Paunda Rebki 1959 roku j v nastupnih tochnishih vimiryuvannyah Zsuv mozhe dosyagati znachnih velichin poblizu chornih dir Spektr viprominyuvannya kvazariv galaktik iz chornoyu diroyu v centri zminyuyetsya nastilki silno sho jogo ne odrazu identifikuvali Gravitacijni hvili Dokladnishe Gravitacijna hvilya Rivnyannya Ejnshtejna dlya seredovisha bez masivnih til maye rozv yazok u viglyadi hvil yaki perenosyat gravitacijnu vzayemodiyu Eksperimentalno taki hvili viyavleno 14 veresnya 2015 roku o 5 51 ranku za Pivnichnoamerikanskim shidnim chasom ta oficijno pidtverdzheno 11 lyutogo 2016 roku Zafiksovani dvoma detektorami gravitacijni hvili porodzheni zlittyam dvoh chornih dir iz masami 36 i 29 M Eksperimentalna perevirkaPershe pidtverdzhennya teoriyi otrimav 1915 roku Ejnshtejn poyasnivshi efekt precesiyi perigeliyu Merkuriya bez zastosuvannya bud yakih inshih pripushen 1919 roku sposterezhennya Artura Eddingtona zasvidchili zsuv vidimogo roztashuvannya zir pid chas sonyachnogo zatemnennya Sonce mayuchi veliku masu vikrivilo promeni svitla vid zori vizualno zsunuvshi yiyi zi zvichnogo miscya na neboshili i takim chinom pidtverdili spravedlivist teoriyi 10 kvitnya 2019 roku komanda z 200 vchenih z dopomogoyu teleskopa Event Horizon sfotografuvala oreol chornoyi diri v centri galaktiki M87 Div takozhMatematichne formulyuvannya zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Metrichnij tenzor Tenzor Rimana Specialna teoriya vidnosnosti Kvantova mehanika Gravitacijne chervone zmishennya Nerozv yazani problemi suchasnoyi fiziki Peredbachennya zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Eksperiment Hafele Kitinga Shvidkist gravitaciyiLiteraturaZhdanov V I Vstup do teoriyi vidnosnosti K VPC Kiyivskij universitet 2008 290 s Dirak P A M Obshaya teoriya otnositelnosti M Atomizdat 1978 66 s Landau L D Lifshic E M Teoriya polya Teoreticheskaya fizika M Fizmatlit 2006 T 2 536 s Mak Vitti G Obshaya teoriya otnositelnosti i kosmologiya M IL 1961 284 s Myoller K Teoriya otnositelnosti M Atomizdat 1975 400 s Mizner Ch Torn K Uiler Dzh Gravitaciya M Mir 1977 478 524 509 s Sing Dzh L Obshaya teoriya otnositelnosti M IL 1963 432 s Fejnman R Morinigo F Vagner U Fejnmanovskie lekcii po gravitacii M Yanus K 2000 296 s t Hooft G Vvedenie v obshuyu teoriyu otnositelnosti Izhevsk RHD 2002 96 s Zagalna teoriya vidnosnosti viprobuvannya chasom Monogr Ya S Yackiv O M Aleksandrov I B Vavilova V I Zhdanov Yu M Kudrya Golov astron observatoriya Cetr doslidzh nauk tehn potencialu ta istoriyi nauki im G M Dobrova Kiyiv nac un t im T Shevchenka Astron observatoriya K GAO NAN Ukrayini 2005 287 s Bibliogr s 248 281 ISBN 966 02 3728 6 ukr VinoskiEjnshtejn A Erklarung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitatstheorie d Track Q937 Einstein A The gravitational field equations Die Feldgleichungen der Gravitation Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin B Druckerei der Koniglichen Akademie der Wissenschaften 1915 d Track Q64d Track Q56151758d Track Q937d Track Q56151668d Track Q56151973 AJNShTAJN Albert Enciklopediya Naukove tovaristvo imeni Shevchenka encyclopedia com ua Procitovano 6 travnya 2024 V G Kozirskij V A Shenderovskij 06 05 2024 DO ISTORIYi TEORETIChNIH DOSLIDZhEN V INSTITUTI FIZIKI NAN UKRAYiNI PDF Pais Abraham 1982 Subtle is the Lord The Science and life of Albert Einstein Oxford University Press ISBN 0 19 853907 X Einstein proven right again as black hole gravity warps starlight 1 serpnya 2018 u Wayback Machine New Atlas July 27th 2018 Davide Castelvecchi 18 lyutogo 2016 LIGO s path to victory Nature 530 261 262 doi 10 1038 530261a PMID 26887468 The Event Horizon Telescope Collaboration ta in 2019 First M87 Event Horizon Telescope Results I The Shadow of the Supermassive Black Hole ApJL 875 L1 doi 10 3847 2041 8213 ab0ec7 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Yavne vikoristannya ta in u author dovidka Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Arhiv originalu za 8 listopada 2019 Procitovano 6 serpnya 2019 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Obslugovuvannya CS1 Storinki z tekstom archived copy yak znachennya parametru title posilannya