Теория относительности, разработанная Альбертом Эйнштейном в начале XX века, совершила революцию в нашем понимании пространства, времени, гравитации и Вселенной в целом. Она состоит из двух взаимосвязанных теорий: специальной теории относительности (СТО) и общей теории относительности (ОТО).
СТО, опубликованная в 1905 году, основывается на двух постулатах: законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета, и скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета, независимо от движения источника света. Эти постулаты приводят к контринтуитивным, но экспериментально подтвержденным следствиям, таким как замедление времени, сокращение длины и эквивалентность массы и энергии (E=mc²). Замедление времени означает, что время течет медленнее для движущихся объектов по сравнению с неподвижными. Сокращение длины означает, что длина движущегося объекта уменьшается в направлении его движения.
ОТО, опубликованная в 1915 году, представляет собой теорию гравитации, отличную от ньютоновской. Согласно ОТО, гравитация – это не сила, а искривление пространства-времени, вызванное присутствием массы и энергии. Представьте себе растянутую ткань, на которой лежит тяжелый шар. Ткань прогибается под весом шара, создавая углубление. Аналогично, массивные объекты искажают пространство-время, заставляя другие объекты двигаться по криволинейным траекториям.
ОТО предсказывает множество явлений, которые были подтверждены экспериментально, включая отклонение света звездами, гравитационное замедление времени и существование гравитационных волн. Отклонение света звездами было впервые наблюдено во время солнечного затмения в 1919 году и стало одним из первых подтверждений ОТО. Гравитационное замедление времени означает, что время течет медленнее вблизи массивных объектов. Гравитационные волны – это колебания пространства-времени, возникающие при ускорении массивных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды.
Теория относительности имеет огромное значение для современной науки и технологий. Она используется в навигационных системах GPS, астрофизике, космологии и многих других областях. Без учета эффектов относительности GPS-навигация была бы неточной.