как трансдисциппинарная идея естествознания

Благодаря специальной теории относительности в физике создается новый взгляд на характер физических законов, «наи­совершеннейшим выражением которых считается теперь их инвариантное выражение». Несмотря на революционность специальной теории относительности, приведшей к корен­ному изменению наших представлений о пространстве и вре­мени, тем не менее возникает чувство некоторой незавер­шенности теории. И связано это с тем, что специальная тео­рия относительности, так же как и классическая механика, сохраняет привилегированное положение наблюдателей, на­ходящихся в инерциальных системах отсчета. А как быть с наблюдателями, находящимися в системах отсчета, движу­щихся по отношению к первым с ускорением (в неинерци-альных системах отсчета)? Чем объясняется неинвариантность

•законов физики в неинерциальных системах отсчета? Право­мерно ли это? Подобное положение дел казалось неудовлет­ворительным. Эйнштейн, повторяя вопрос Э. Маха: «Поче­му инерциальные системы физически выделены относитель­но других систем отсчета?» — первым обращает внимание на то, что специальная теория относительности не дает на него ответа. Следующая проблема возникла при попытке представить в рамках СТО тяготение. Оказалось, что тяготение укла­дывается в рамки специальной теории относительности толь­ко в том случае, если потенциал гравитационного поля по­стоянен. Эйнштейном была выяснена причина этого: она состоит в том, что не только инертная масса зависит от энер-1>1и, но и гравитационная. Галилеем был установлен закон,согласно которому все тела падают, при отсутствии сопро­тивления среды, с одинаковым ускорением. Это является следствием равенства инертной и гравитационной (весомой) массы. Равенство инертной и гравитационной массы соблю­дается с точностью выше одной двадцатимиллионной, что было показано в серии весьма точных опытов, проделанных Р. Этвешем. Тем не менее это равенство не получило объяс­нения в физической теории. В 1908 г. Эйнштейн доказыва­ет, что каждому количеству энергии в гравитационном поле соответствует энергия, по величине равная энергии инертной массы величиной Е/с², и делает вывод о том, что закон этот выполняется не только для инертной, но и для гравитацион­ной массы. Рассматривая факт равенства инертной и грави­тационной массы, Эйнштейн приходит к выводу о том, что гравитационное поле (в котором проявляется гравитационная масса) эквивалентно ускоренному движению (в котором про­является масса инертная) и формулирует принцип эквивалент­ности, который и был положен в основу создания общей те­ории относительности: «Факт равенства инертной и весомой массы, или, иначе, тот факт, что ускорение свободного па­дения не зависит от природы падающего вещества, допускает и иное выражение. Его можно выразить так: в поле тяготения (малой пространственной протяженности) все происходит так, как в пространстве без тяготения, если в нем вместо «инер-циальной» системы отсчета ввести систему, ускоренную от­носительно нее». Эйнштейн приходит к выводу о том, что главная задача состоит не в том, как включить тяготение в СТО, а в том, как использовать тяготение для обобщения требования инвариантности к любым типам движения, в том числе и ускоренным. Оказалось, что тяготение не может быть полностью заменено ускорением (гравитационные силы — силами инерции) в больших областях с неоднородным грави­тационным полем. Сведение гравитационного поля к уско­ренным системам отсчета требует ограничения принципа эк­вивалентности бесконечно малыми масштабами. Иными сло­вами, принцип эквивалентности имеет локальное значение.

Локальный характер принципа эквивалентности приводит к Представлениям о мире, отличном от плоского евклидова про­странства, для которого сумма углов треугольника всегда рав-на 180°. Это мир — с кривизной пространственно-временно­го континуума. Случилось так, что в математике уже были развиты теории неевклидовой дифференциальной геометрии — теория Лобачевского и теория Римана. В общей теории от­носительности инвариантность физических законов в систе­мах отсчета, в которых действуют гравитационные силы (или которые являются неинерциальными), достигается относи­тельно локальных преобразований в римановом четырехмер­ном пространстве-времени положительной кривизны. Иными словами, гравитационное поле может интерпретироваться Ире следствие искривления пространства.