Отличия гравитационных теорий Эйнштейна и Ньютона
Гравитация — сила, которая определяет движение планет, удерживает нас на Земле и формирует структуру Вселенной. Хотя Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн предложили теории, объясняющие гравитацию, их подходы существенно различаются.
Гравитация по Ньютону
Ньютон в 1687 году в "Математических началах натуральной философии" предложил Закон всемирного тяготения. Он описывал гравитацию как силу притяжения между двумя массами.
Формула Ньютона такова:
$$ F = G \frac{m_1 m_2}{r2} $$
где:
- $F$ — сила притяжения,
- $G$ — гравитационная постоянная,
- $m_1$ и $m_2$ — массы объектов,
- $r$ — расстояние между центрами масс объектов.
Основная идея заключалась в том, что гравитация действует мгновенно на расстоянии.
Теория относительности Эйнштейна
Эйнштейн в 1915 году заменил ньютоновский подход на Общую теорию относительности (ОТО). Согласно Эйнштейну, гравитация – это не сила, а результат искривления пространственно-временного континуума под воздействием массы. Объекты следуют по кратчайшему пути в этом искривленном пространстве.
Уравнение Эйнштейна, описывающее гравитацию, выглядит так:
$$ R{\mu\nu} - \frac{1}{2}g{\mu\nu} R + g{\mu\nu} \Lambda = \frac{8\pi G}{c4} T{\mu\nu} $$
где:
- $R_{\mu\nu}$ — тензор риччи,
- $g_{\mu\nu}$ — метрика пространства-времени,
- $R$ — скалярная кривизна,
- $\Lambda$ — космологическая постоянная,
- $T_{\mu\nu}$ — тензор энергии-импульса,
- $c$ — скорость света.
Отличительные эффекты
- Предсказания кривизны света: ОТО предсказывает отклонение света вблизи массивных тел, как например, гравитационное линзирование, что не объясняется теорией Ньютона.
- Влияние на время: При сильной гравитации время течет медленнее (эффект замедления времени или гравитационное красное смещение), в Ньютоновской теории этого нет.
- Гравитационные волны: Общая теория относительности предсказывает существование гравитационных волн, которые были впервые обнаружены только в 2015 году.
Таким образом, гравитация в рамках ОТО не статична и может менять метрику пространства, влияя на распределение масс и энергии. Эти открытия радикально изменили наше понимание гравитации и Вселенной.
Ключевые направления: теория относительности, астрофизика, гравитационное линзирование.
Категория: Физика
Теги: теория относительности, гравитация, астрофизика