PhilosofFine

Общая теория относительности (ОТО), являясь физической теорией пространства, времени и материи, связывает между собой произвольные системы отсчета (в том числе и неинерциальные). Говоря о физической теории пространства, времени и материи, мы имеем в виду то, что ОТО описывает взаимодействие в рамках искривленного 4-мерного пространства Римана, кривизну которого локально определяет расположение гра-витирующих масс. В данном случае формулировка принципа относительности практически не изменится, мы потребуем сохранения (инвариантности) ковариантного вида законов в различных (необязательно инерци-альных) системах отсчета. Говоря о локальности кривизны в ОТО, мы имеем в виду то, что пространственно-временные симметрии в данном случае зависят от произвольных гладких функций пространства и времени, а не от константных параметров (такое различение между локальными и глобальными симметриями было введено Г. Вейлем в 1918 г.). Отметим, что принцип относительности Галилея был отражением не локальной, а глобальной симметрии законов классической механики Ньютона, Галилей говорил о пространственных и временных сдвигах, пространственном вращении и ускорении.

Мы выделили основной объект нашего анализа, ниже остановимся более подробно на анализе математических моделей пространства-времени СТО и ОТО, тем самым сосредоточив внимание читателя на глубокой взаимосвязи механики и геометрии. Отметим, что когда речь идет о механике Ньютона, задание физической геометрии в значительной мере предопределяет механику, то же верно и для СТО и ОТО. Более того, можно говорить о влиянии математических соображений на процесс формирования и развития физических моделей структуры пространства-времени. Данное обстоятельство подчеркивает актуальность анализа; как уже неоднократно говорилось выше, для современной науки пространство и время - это в первую очередь геометрия.

Начнем анализ с экспликации понятия «относительность движения», о котором говорит Галилей. Естественно, он был не первым, кто обратил на него внимание, были и предшественники, но он был первым, кто проинтерпретировал его в контексте зарождающейся классической механики, вернее, он задал именно ту интерпретацию «относительности движения», которая «позволила» классической механике начать развиваться. В 1632 г. вышла его книга «Диалог о двух главнейших системах мира: пто-ломеевой и коперниковой» [Галилей, 1948]. Галилей пришел к выводу, что движение (имеются в виду только механические процессы) относительно, т. е. нельзя говорить о движении, не уточнив, по отношению к какому «телу отсчета» оно происходит; законы же движения безотносительны, и поэтому, находясь в закрытой кабине (он образно писал «в закрытом помещении под палубой корабля»), нельзя никакими опытами установить, покоится ли эта кабина или же движется равномерно и прямолинейно («без толчков», по выражению Галилея).

Предоставим слово самому Галилею, выясним, каким именно образом он приходит к понятию относительности, искусно вкладывая свои мысли в слова Симпличио, Сагредо и Сальвиати, отвечая на вопрос: заметим ли мы, что движемся в закрытой каюте равномерно движущегося корабля?

Сальвиати. - Итак, начнем наше рассуждение с того, что какое бы движение не приписывалось Земле, для нас как ее обитателей и, следовательно, участников этого движения оно неизбежно должно оставаться совершенно незаметным _ но, с другой стороны, совершенно необходимо, чтобы то же самое движение представлялось нам общим движением всех других тел и видимых предметов, которые, будучи отделены от Земли, лишены этого движения _ Движение является движением и воздействует как таковое, поскольку оно имеет отношение к вещам, его лишенным, но на вещи, которые равным образом участвуют в этом движении, оно не воздействует совсем, как если бы его не было. Итак, поскольку очевидно, что движение, общее для многих движущихся тел, как бы не существует, если речь идет об отношении движущихся тел друг к другу_ постольку безразлично, заставить ли двигаться всю Землю.