Релятивистская физика и концепции мегамира

Начало процессу становления и развития релятивистской физики было положено специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна. СТО стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея-Ньютона и классической электродинамики Максвелла. В основу новой научной теории А.Эйнштейном был положен принцип относительности, представляющий собой обобщение принципа относительности Г.Галилея, на электромагнитные явления. Вторым постулатом СТО явился принцип постоянства скорости света в вакууме относительно инерциальных систем отсчета. При релятивистских, т.е. близких к скорости света, скоростях, согласно СТО, протяженность отрезка и длительность периода времени существенно отличаются в движущихся относительно друг друга инерциальных системах отсчета, одновременность событий не абсолютна и зависит от выбора системы отсчета. СТО не отменяет классическую механику, а лишь устанавливает границы ее применимости. Она подтверждена множеством фактов и лежит в основе всех современных физических теорий, рассматривающих явления и процессы при релятивистских скоростях.

Созданная А.Эйнштейном в 1916 г. общая теория относительности (ОТО) – релятивистская теория тяготения – основана на обобщении принципов СТО на случай неинерциальных систем отсчета, с одной стороны, и на принципе эквивалентности гравитационной и инертной масс – с другой.

В ОТО движение материальной точки в поле тяготения рассматривается как свободное «инерциальное» движение, но происходящее не в евклидовом, а в пространстве с изменяющейся кривизной. Из ОТО следует, что кривизна пространства меняется от точки к точке и определяется полем тяготения. Время в разных точках пространства также течет по-разному.

ОТО послужила отправной точкой для становления и развития релятивистской космологии ХХ в., в рамках которой было введено представление об эволюционирующей Вселенной.

В первой стационарной модели Вселенной, созданной самим А.Эйнштейном, она представлялась бесконечной во времени и безграничной в пространстве. В 20-е годы ХХ в., благодаря работам А. Фридмана и Э. Хаббла, были заложены основы теории нестационарной Вселенной. Первоначально это модель расширяющей Вселенной, затем горячей Вселенной и, наконец, инфляционной Вселенной. Модель горячей Вселенной, разработанная Г. Гамовым, позволила вычислить возраст последней, т.е., время, прошедшее после Большого взрыва. Оно оценивается примерно в 13-15 млрд лет. В рамках инфляционной модели Вселенной анализируются процессы, происходившие с 10^-45 с после начала расширения. Уточнить многие представления современной космологии позволят эксперименты, которые в настоящее время ведутся на большом андронном коллайдере (БАК).