Для искривленного пространства-времени применяются Неевклидовы геометрии (Римана и Лобачевского).
Риман: через точку нельзя провести ни одной прямой, параллельной данной (все пересекутся) → сумма углов треугольника > 180˚. Т.е. пространство выпуклое, как поверхность глобуса.
Лобачевский: через точку можно провести множество прямых, которые не пересекутся с данной → сумма углов треугольника < 180˚. Т.е. пространство вогнутое, как тазик.
В искривленном пространстве-времени лучи света и частицы движутся самым коротким путем – по геодезическим линиям(траектории движения планет вокруг Солнца). В земных условиях мы этого не наблюдаем, т.к. в макромире справедлива геометрия Евклида.
Если пространство не прямолинейно, то и свет должен распространяться не прямолинейно.
Экспериментальное док-во искривления света в поле тяготения:
 |
В отсутствие Солнца звезда занимает на небе другое положение, чем в его присутствии (определяется во время полного затмения Солнца).
В поле тяготения не только искривляется пространство, но и замедляется время.
Например, при прохождении радиосигнала вблизи Солнца он замедляется на 0,0002 с. → в очень сильном поле тяготения время может полностью остановиться (самое фантастическое предсказание ОТО).
Примером изменения пространства и времени может служить «черная дыра».
Черная дыра – это тело, сжавшееся в комочек под действием собственного тяготения (если Солнце, а его R = 700 000 км, сожмется в шар радиусом 3 км, то получится черная дыра) → черная дыра характеризуется огромной плотностью в-ва.
Вблизи черной дыры необычайно велики силы тяготения, но это еще не все. В сильном поле тяготения меняются геометрические свойства пространства и замедляется течение времени.
Если один наблюдатель падает в поле тяготения черной дыры, то он преодолеет расстояние, например, 1 млн. км, всего за 1 час. Если же это падение будет наблюдать издали другой наблюдатель с часами (космонавт), то оно будет казаться ему очень медленным, и чем ближе к черной дыре будет первый наблюдатель, тем медленнее будет его скорость с точки зрения второго наблюдателя. В этом проявляется замедление времени вблизи черной дыры.
Наблюдатель, упавший в черную дыру, никогда не сможет оттуда выбраться, как бы ни были мощны двигатели его корабля. Он не сможет послать оттуда и никаких сигналов, никаких сообщений. Ведь даже свет - самый быстрый вестник в природе - оттуда не выходит. Для внешнего наблюдателя само падение корабля растягивается по его часам до бесконечности. Значит, то, что будет происходить с падающим наблюдателем и его кораблем внутри черной дыры, протекает уже вне времени внешнего наблюдателя (после его бесконечности по времени). В этом смысле черные дыры представляют собой "дыры во времени Вселенной".
Общий вывод ТО:
Пространство и время не только взаимосвязаны (согласно Спец.ТО), но еще и искривлены (неевклидовы).
ТО подтверждена многочисленными фактами и лежит в основе всех теорий, рассматривающих явления при скоростях, близких к С.
Значение ТО:
· Показала единство пространства, времени и материи(т.е. пространственно-временной континуум).
· Позволила непротиворечиво объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамки классических представлений (особенно это касается электромагнитных явлений в движущихся телах).