Четырехмерное пространство

Специальная теория относительности (СТО), созданная в 1905 г. А. Эйнштейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея – Ньютона и электродинамики Максвелла – Лоренца. Создатель СТО сформулировал обобщенный принцип относительности, который теперь распространяется и на электромагнитные явления, в том числе и на движение света. Этот принцип гласит, что никакими физическими опытами, производимыми внутри дан- ной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения. Второй принцип устанавливает предельную скорость распространения материальных воздействий 300000 км/с. Эта скорость не может складываться ни с какой скоростью и для всех систем является постоянной, а все движущиеся тела на Земле по отношению к скорости света имеют скорость, равную нулю.

В СТО наблюдается неразрывная связь относительного и абсолютного как одно из проявлений физической симметрии. Поскольку скорость света является абсолютной величиной, то и связь пространства и времени обнаруживается как некоторая абсолютная величина. Она выражается в пространственно-временном интервале по формуле

s .

В каждой системе отсчета длина тела и временной промежуток будут различны, а эта вели- чина останется неизменной.

СТО объединила пространство и время в единое четырехмерное пространство-время и установила зависимость свойств пространства-времени от скорости движения тел.

В общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), или теории тяготения, предполагается, что единое пространство-время неевклидово, а частицы перемещаются вдоль путей, которые при заданной кривизне пространства совпадают с кратчайшими между собой двумя точками.

Эйнштейн расширяет принцип относительности, распространяя его на неинерциальные системы отсчета.

Для построения модели применяются следующие теории и разделы физики

• Равновесная статистическая физика, её основные понятия и принципы, а также теория релятивистского газа.

• Теория гравитации (обычно ОТО).

• Некоторые сведения из физики элементарных частиц: список основных частиц, их характеристики, типы взаимодействия, законы сохранения.

Комбинируя их пытаются в первую очередь объяснить три фундаментальных явления:

• расширение Вселенной,

• наблюдаемую крупномасштабную структуру Вселенной

• распространенность химических элементов

Основными теориями на сегодняшний день в совокупности описывающие все эти три явления являются

Теория Большого Взрыва. Описывает химический состав Вселенной. (доминирует)

Теория стадии инфляции. Объясняет причину расширения. (признаётся)

Модель расширения Фридмана. Описывает расширение. (доминирует)

Иерархическая теория. Описывает крупномасштабную структуру. (спорная)