Як быў адкрыты прынцып эквівалентнасці і што ён мяркуе

Палажэнні дадзенага прынцыпу ставяцца да вобласці даследаванні сіл гравітацыі і інэрцыі. Разгляданы намі прынцып эквівалентнасці — гэта эўрыстычны прынцып, які ўжываўся вялікім Альбертам Эйнштэйнам, калі ён займаўся распрацоўкай свайго найвялікшага навуковага адкрыцця – агульнай тэорыі адноснасці.

У самым агульным выглядзе, прынцып эквівалентнасці Эйнштэйна абвяшчае, што сілы гравітацыйнага ўзаемадзеяння паміж аб'ектамі прама прапарцыйныя гравітацыйнай масе цела, а сілы інэрцыі гэтага ж цела, у дадзеным выпадку, прапарцыйныя інэртнай масе цела. І ў тым выпадку, калі і тая і іншая масы цела аказваюцца роўнымі, то вызначыць, якая з сіл дзейнічае на цела, не ўяўляецца магчымым.

Каб даказаць дадзеныя высновы, Эйнштэйн выкарыстаў такі эксперымент. Неабходна думках ўявіць, што два целы знаходзяцца ў ліфце. Гэты ліфт знаходзіцца бясконца далёка ад якія ўздзейнічаюць на яго гравитирующих тэл і рухаецца з паскарэннем. У гэтым выпадку на ўсё цела, якія знаходзяцца ў ліфце, будзе дзейнічаць сіла інэрцыі, і яны будуць валодаць вызначаным вагой.

Калі ліфт нерухомы, то цела ўнутры яго таксама будуць валодаць вагай, а гэта і значыць, што ўсе механічныя пераўтварэнні ў абодвух ліфтах будуць адбывацца аднолькава. Гэты эфект Эйнштэйн распаўсюдзіў на ўсе з'явы механікі, і нават ўсёй фізікі, затым высновы вучонага папоўнілі фундаментальныя прынцыпы эквівалентнасці.

Сёння некаторыя даследчыкі лічаць, што прынцып эквівалентнасці можна разглядаць у якасці асноўнага ва ўсёй тэорыі адноснасці, а таму, і гравітацыйнае поле з'яўляецца неинерциальной сістэмы адліку. Аднак такое сцвярджэнне можна лічыць верагодным толькі толькі збольшага. Справа ў тым, што кожная неинерциальная сістэма ў спецыяльнай тэорыі адноснасці А. Эйнштэйна мае ў сваёй аснове звычайнае лінейнае прастору-час. У агульнай тэорыі, якая ўключае ў сябе метрычную канцэпцыю гравітацыі, прастора-час скрыўленыя. Тлумачыцца такое неадпаведнасць тым, што метрычныя канцэпцыі наогул не ўтрымліваюць у сабе глабальных інерцыйных сістэм. Тут прынцып эквівалентнасці можа праявіць сябе толькі ў тым выпадку, калі занядбаць самім скрыўленнем.

Мэтазгодна таксама дыферэнцаваць слабы і моцны варыянты праявы прынцыпу эквівалентнасці, адрозненне якіх складаецца ў тым, што пры малых адлегласцях паміж аб'ектамі асаблівых разыходжанняў у дзеяннях законаў прыроды не будзе, незалежна ад таго, у якой з сістэм адліку гэтыя аб'екты знаходзяцца.

Фундаментальныя асновы гэтай тэорыі А. Эйнштэйн сфармуляваў у 1907 годзе. Пры разглядзе значэння дадзенага прынцыпу ў маштабе ўсёй фізікі варта сказаць, што адкрыццё Эйнштэйна працягвае і развівае зацвярджэнне Галілея аб набыцці усімі целамі, незалежна ад іх масы, паскарэнняў ў гравітацыйным полі. Гэта становішча дазволіла зрабіць выснову аб эквівалентнасці інэртнай масы. Пазней гэтая эквівалентнасць была вымераная і метрически, з дакладнасцю аж да 12-га знака.

Важна заўважыць, што выкарыстанне адкрыцця Эйнштэйна эфектыўна толькі пры малых прасторавых аб'ёмах, таму што толькі пры такіх умовах можна лічыць сілу цяжару пастаяннай велічынёй.

Эйнштэйн распаўсюдзіў свой прынцып эквівалентнасці на ўсе сістэмы адліку, якія знаходзяцца ў стане вольнага падзення, а таксама больш дэталёва распрацаваў паняцце лакальнай сістэмы. Гэта было неабходна зрабіць таму, што ў Сусвеце гравітацыйнае поле прысутнічае паўсюль, а прыцягненне зменліва – яно адрозніваецца ад кропкі да кропкі, таму што кожнай кропцы ўласцівыя свае параметрычныя характарыстыкі. Таму гэтыя сістэмы, на думку Эйнштэйна, не варта атаясамліваць з инерциальными, што парушае першы закон Ньютана.