евклидовой геометрии через разности пространственных координат. Для этого,
как уже говорилось, необходимо только выразить время в особых единицах.
Длина отрезка мировой линии определяется по правилам евклидовой геометрии,
только не трехмерной, а четырехмерной. Ее квадрат равен сумме четырех
квадратов приращений пространственных координат и времени. Иными словами,
это - геометрическая сумма приращений четырех координат, из которых три -
пространственные, а четвертая - время, измеренное особыми единицами. Мы
можем назвать теорию относительности учением об инвариантах четырехмерной
евклидовой геометрии. Поскольку время измеряется особыми единицами, то
говорят о псевдоевклидовой четырехмерной геометрии.
Однородность пространства выражается в сохранении импульса, а
однородность времени - в сохранении энергии. Можно ожидать, что в
четырехмерной формулировке закон сохранении импульса и закон сохранения
энергии сливаются в один закон сохранения энергии и импульса.
Действительно, в теории относительности фигурирует такой объединенный
закон импульса.
Однородность пространства-времени означает, что в природе нет
выделенных пространственно-временных мировых точек. Нет события, которое
было бы абсолютным началом четырехмерной, пространственно-временной системы
отсчета. В свете идей, изложенных Эйнштейном в 1905 г., четырехмерное
расстояние между мировыми точками, т.е. пространственно-временной интервал
не будет меняться при совместном переносе этих точек вдоль мировой линии.
Это значит, что пространственно-временная связь двух событий не зависит
от того, какая мировая точка выбрана в качестве начала отсчета, и что
любая мировая точка может играть роль подобного начала.
Однородность пространства стала исходной идеей науки после того, как
Галилей и Декарт, сформулировав принцип инерции и принцип сохранения
импульса, показали, что в мировом пространстве нет выделенной точки -
начала привилегированной системы отсчета, что расстояния между телами и
их взаимодействия не зависят от движения состоящей из этих тел материальной
системы. Однородность времени стала исходной идеей науки после того, как
физика XIX века, сформулировав принцип сохранения энергии, показала
независимость процессов природы от их смещения во времени и отсутствие
абсолютного начала отсчета времени. Теперь исходной идеей науки становится
однородность пространства-времени.
Разделение на пространство и время не имеет смысла. Пространство и
время в специальной теории относительности трактуется с точки зрения
реляционной концепции. Однако когда Эйнштейн попытался расширить концепцию
относительности на класс явлений, происходящих в неинерциальных системах
отсчёта, это привело к созданию новой теории гравитации, к развитию
релятивистской космологии и т.д. Он был вынужден прибегнуть к помощи иного
метода построения физических теорий, в котором первичным выступает
теоретический аспект. Новая теория - общая теория относительности –
строилась путём построения обобщённого пространства - времени и перехода
от теоретической структуры исходной теории - специальной теории
относительности - к теоретической структуре новой, обобщённой теории с
последующей её эмпирической интерпретацией. Далее мы рассмотрим
представление о пространстве и времени в свете общей теории
относительности.

Пространство и время в общей теории относительности и в релятивистской
космологии.

В общей теории относительности были раскрыты новые стороны зависимости
пространственно-временных отношений от материальных процессов. Эта теория
подвела физические основания под неевклидовы геометрии и связала кривизну
пространства, и отступление его метрики от евклидовой с действием
гравитационных полей, создаваемых массами тел. Общая теория относительности
исходит из принципа эквивалентности инерционной и гравитационной масс,
количественное равенство которых давно было установлено в классической
физике. Кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных
сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения. Так, если
ракета взлетает с ускорением 2g то экипаж ракеты будет чувствовать себя
так, как будто он находится в удвоенном поле тяжести Земли. Эйнштейн
усмотрел в этом равенстве исходный пункт, на базе которого можно объяснить
загадку гравитации. Эйнштейн сформулировал принцип эквивалентности:
"физически невозможно отличить действие однородного гравитационного поля и
поля, порождённого равноускоренным движением". Принцип эквивалентности
помог сформулировать основные принципы, на которых базируется новая
теория: гипотезы о геометрической природе гравитации, о взаимосвязи
геометрии пространства-времени и материи. Именно на основе принципа
эквивалентности масс был обобщен принцип относительности, утверждающий в
общей теории относительности инвариантность законов природы в любых
системах отсчета, как инерциальных, так и неинерциальных.
Как можно представить себе искривление пространства, о котором
говорит общая теория относительности? Представим себе очень тонкий лист
резины, и будем считать, что это - модель пространства. Расположим на этом
листе большие и маленькие шарики - модели звезд. Эти шарики будут прогибать
лист резины тем больше, чем больше масса шарика. Это наглядно демонстрирует
зависимость кривизны пространства от массы тела и показывает также, что