Принцип эквивалентности

Самой важной особенностью поля Т., известной в ньютоновской теории и положенной Эйнштейном в основу его новой теории, является то, что Т. совершенно одинаково действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения независимо от их массы, хим. состава и др. свойств. Так, на поверхности Земли все тела падают под влиянием её поля Т. с одинаковым ускорением - ускорением свободного падения. Этот факт был установлен опытным путём ещё Г. Галилеем и может быть сформулирован как принцип строгой пропорциональности гравитационной, или тяжёлой, массы m _т, определяющей взаимодействие тела с полем Т. и входящей в закон (1), и инертной массы т_т, определяющей сопротивление тела действующей на него силе и входящей во второй закон механики Ньютона (см. Ньютона законы механики). Действительно, уравнение движения тела в поле Т. записывается в виде:
[ris]

где а - ускорение, приобретаемое телом под действием напряжённости гравитац. поля д. Если т_А пропорциональна т _т, и коэфф. пропорциональности одинаков для любых тел, то можно выбрать единицы измерения так, что этот коэфф. станет равен единице, m_и = m_т; тогда они сокращаются в уравнении (6), и ускорение а не зависит от массы и равно напряжённости д поля Т., а = g, в согласии с законом Галилея. (О совр. опытном подтверждении этого фундаментального факта см. ниже.)

Т. о., тела разной массы и природы движутся в заданном поле Т. совершенно одинаково, если их начальные скорости были одинаковыми. Этот факт показывает глубокую аналогию между движением тел в поле Т. и движением тел в отсутствие Т., но относительно ускоренной системы отсчёта. Так, в отсутствие Т. тела разной массы движутся по инерции прямолинейно и равномерно. Если наблюдать эти тела, напр., из кабины космич. корабля, к-рый движется вне полей Т. с постоянным ускорением за счёт работы двигателя, то, естественно, по отношению к кабине все тела будут двигаться с постоянным ускорением, равным по величине и противоположным по направлению ускорению корабля. Движение тел будет таким же, как падение с одинаковым ускорением в постоянном однородном поле Т. Силы инерции, действующие в космическом корабле, летящем с ускорением, равным ускорению свободного падения на поверхности Земли, неотличимы от сил гравитации, действующих в истинном поле Т. в корабле, стоящем на поверхности Земли. Следовательно, силы инерции в ускоренной системе отсчёта (связанной с космическим кораблём) эквивалентны гравитационному полю. Этот факт выражается принципом эквивалентности Эйнштейна. Согласно этому принципу, можно осуществить и проце-ДУРУ. обратную описанной выше имитации поля Т. ускоренной системой отсчёта, а именно, можно " уничтожить" в данной точке истинное гравитац. поле введением системы отсчёта, движущейся с ускорением свободного падения. Действительно, хорошо известно, что в кабине космич. корабля, свободно (с выключенными двигателями) движущегося вокруг Земли в её поле Т ., наступает состояние невесомости - не проявляются силы тяготения. Эйнштейн предположил, что не только механич. движение, но и вообще все физ. процессы в истинном поле Т., с одной стороны, и в ускоренной системе в отсутствие Т., с другой стороны, протекают по одинаковым законам. Этот принцип получил название " сильного принципа эквивалентности" в отличие от " слабого принципа эквивалентности", относящегося только к законам механики.