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

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)