Теория относительности Альберта Эйнштейна — одна из самых известных научных теорий двадцатого века, но на самом деле большинство из нас не понимает, как она повлияла на нашу жизнь и как изменила наши представления о том, как работает Вселенная.
Специальная теория относительности, сформулированная Эйнштейном в 1905 году, обманчиво проста. Обычно предполагается, что законы физики одинаковы повсюду, и объясняется действие объектов во времени и пространстве. Другими словами, Альберт Эйнштейн основывал свои рассуждения на двух постулатах. Во-первых, на принципе относительности, который гласит, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах — он должен применяться ко всем законам как механики, так и электродинамики. Во-вторых, от неизменности скорости света, что означает, что скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, одинакова во всех направлениях и не зависит от скорости источника света.
Специальная теория относительности, опубликованная в работе «Об электродинамике движущихся тел», объединила два понятия — пространство и время. Согласно теории, скорость, с которой движется тело, не может быть больше скорости света. Следствием теории является знаменитая формула E = mc 2, связывающая полную энергию тела E с его массой m и скоростью в вакууме c.
Общая теория относительности, опубликованная Эйнштейном в 1915 году, объяснила, что гравитационные явления — это геометрические свойства искривленного пространства и времени. Согласно этой теории, луч света проходит от точки A до точки B по кратчайшему пути. Однако из-за свойств пространства и времени оно может быть не прямой, а кривой, которая возникнет в результате «погружения» массы в пространство и время. Эта теория предсказывает существование гравитационных волн и черных дыр.
Общая теория относительности повлияла на нашу жизнь и нашла применение в самых удивительных областях, таких как глобальная спутниковая навигационная система под названием GPS (Global Positioning System). Поправки, внесенные в результате OTW, необходимы для правильной работы GPS. Теория Эйнштейна также объяснила аномалии орбиты Меркурия. В середине девятнадцатого века было замечено, что движение этой планеты показало небольшие отклонения от расчетов законов движения и гравитации Ньютона. Аномалия орбиты Меркурия очень мала, составляя 43 угловые секунды каждые сто лет. Однако ни одно из решений этой проблемы, основанное на законах Ньютона, не оказалось эффективным. Только общая теория относительности принесла решение. OTW также объяснил движение света в искривленном пространстве и времени.
По общему признанию, Ньютон уже заявил, что на свет может влиять гравитация, и, основываясь на своей теории гравитации, он предположил, что свет звезды, проходящей рядом с Солнцем по пути к Земле, будет отклоняться под действием силы тяжести на угол 0,87 ′′. (чтобы наблюдать это явление, необходимо солнечное затмение), но теория Эйнштейна предсказывает, что отклонение будет вдвое больше, то есть 1,74 ′′. Наблюдения в последующие годы подтвердили расчеты, сделанные на основе теории Эйнштейна. Очень точные измерения были сделаны путем наблюдений системы двойных пульсаров в 1970-х годах, которые также подтвердили предсказания этой теории.
Открытия Эйнштейна косвенно способствовали использованию ядерной энергии в бомбах и электростанциях, созданию мощных ускорителей и лазеров.
Эйнштейн однажды сказал: «Почему я сформулировал принцип относительности? Сколько раз я задаю себе этот вопрос, мне кажется, что причина в следующем: нормальный взрослый человек вообще не думает о проблемах времени и пространства. В своем уме он обдумывал это в детстве. Но я так медленно развивался интеллектуально, что время и пространство занимали мои мысли, даже когда я стал взрослым».
