Взаимосвязь пространства, времени и гравитации в общей теории относительности А. Эйнштейна.

Общая теория относительности: Массы, создающие поле тяготения, искривляют пространство и меняют течение времени. Чем сильнее поле, тем медленнее течёт время. Изменение гравитационного поля распределяется в вакууме со скоростью света. Итак, теория относительности показала единство пространства и времени, выражающееся в совместном изменении их характеристик в зависимости от концентрации масс и их движения. Т.е. время и пространство – относительны. Они перестали рассматриваться независимо друг от друга и возникло представление о пространственно-временном четырёхмерном континууме. Общая теория относительности позволяет рассматривать не только инерциальные системы отсчета, но любые системы координат, которые движутся по криволинейным траекториям и с любым ускорением. Распространение результатов специальной теории на неинерциальные системы отсчета привело к установлению зависимости между метрическими свойствами пространства и времени и гравитационными взаимодействиями, т.е. в зависимости от гравитационных масс время замедляется или, напротив, ускоряется, а пространство искривляется. Общая теория относительности А. Эйнштейна объединила в рамках одной концепции понятия инерции, гравитации и метрики пространства - времени. Выводы общей и специальной теории относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Оказалось, что признанные классическими субстанциональные представления не являются окончательными и единственно верными. В ОТО (теория тяготения), Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его на инерциальные системы. В его теории пространство и время зависят от силы тяготения. В областях высокого тяготения пространство искривляется, а время замедляется. Бесконечность пространства и времени нельзя принимать чисто количественно, а следует принимать качественно, т.е. как структурную неисчерпаемость самых разнообразных комбинаций различных пространственно-временных форм и отношений. В ОТО Эйнштейн доказал, что структура пространства – времени определяется распределением масс материи. Поскольку скорость света является абсолютной величиной, то и связь пространства и времени обнаруживается как некоторая абсолютная величина. Когда корреспондент американской газеты «Нью-Йорк Тайме» спросил Эйнштейна в апреле 1921, в чем суть его теории относительности, он ответил: «Суть такова: раньше считали, что если каким-нибудь чудом все материальные вещи исчезли бы вдруг, то пространство и время остались бы. Согласно же теории относительности вместе с вещами исчезли бы и пространство, и время».

В конце XIX – начале ХХ века физика вышла на уровень исследования микромира, для описания которого концептуальные построения классической физики оказались непригодными. В результате научных открытий были опровергнуты представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи. При переходе к исследованию микромира выяснилось, что физическая реальность едина. Исследуя микрочастицы, ученые увидели, что одни и те же объекты обнаруживают как волновые, так и корпускулярные свойства. 1. М. Планк пришел к выводу, что процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена лишь в известных неделимых порциях – квантах. Сумма энергий квантов определяется через число колебаний соответствующего вида излучений и универсальную естественную константу h, введенную Планком 14.12.1900г. (E=hy, где hy – квант энергии. y – частота). Был заложен фундамент квантовой теории, положено начало атомной физике и новой эре естествознания. 2. Эйнштейн в 1905 распространил квантовую теорию с теплового излучения на излучение вообще. Фотонная теория Эйнштейна утверждала, что свет – это постоянно распространяющееся в мировом пространстве волновое явление; и вместе с тем свет имеет прерывистую структуру. Свет рассматривается как поток световых квантов, или фотонов. Эта теория помогла понять явление фотоэлектрического эффекта (выбивание электронов из вещества под воздействием электромагнитных волн). Квантовую теорию света экспериментально подтвердили Милликен и Комптон. В результате обнаружилось, что свет ведёт себя не только как волна, но и как поток корпускул.  3. В 1924 Луи де Бройл выдвинул идею о волновых свойствах материи (работа "Свет и материя"). Утверждал, что волновые свойства присущи всем видам материи – электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам. Это помогло построить теорию, с помощью которой можно было охватить свойства материи и света в их единстве. В 1926  Шредингер нашел математическое уравнение, определяющее поведение волн материи, Дирак обобщил его. Опытное подтверждение гипотеза Бройля получила в 1927, когда Дэвинсон и Джермер обнаружили дифракцию электронов. Признание корпускулярно-волнового дуализма в современной физике стало всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как волновых, так и корпускулярных свойств. Этот факт разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключённую в малом объеме или конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления. Квантовомеханическое описание мира основывается: 1. На соотношении неопределённостей, установленным Гейзенбергом. Суть этого соотношения в том, что никогда нельзя одновременно знать оба параметра – координату и скорость. Соотношение неопределённостей – это выражение невозможности наблюдать микромир, не нарушая его. 2. На принципе дополнительности Бора. "Понятия частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего". Противоречия корпускулярно-волновых свойств микрообъектов является результатом неконтролируемого взаимодействия микрообъектов и макроприборов (в экспериментах). Чтобы получить общую картину микромира, корпускулярная и волновая картины должны дополнять одна другую, т.е. быть комплиментарными. С точки зрения классической механики, соотношение неопределенностей представляется абсурдом. Мы, люди, живем в макромире и в принципе не можем построить наглядную модель, которая была бы адекватна микромиру.