Як був відкритий принцип еквівалентності і що він припускає
Положення даного принципу відносяться до галузі дослідження сил гравітації та інерції. Розглянутий нами принцип еквівалентності - це евристичний принцип, який застосовувався великим Альбертом Ейнштейном, коли він займався розробкою свого найбільшого наукового відкриття - загальної теорії відносності.
У найзагальнішому вигляді, принцип еквівалентності Ейнштейна свідчить, що сили гравітаційного взаємодії між об'єктами прямо пропорційні гравітаційної масі тіла, а сили інерції цього ж тіла, в даному випадку, пропорційні інертною масі тіла. І в тому випадку, коли і та й інша маси тіла виявляються рівними, то визначити, яка з сил діє на це тіло, не представляється можливим.
Щоб довести дані висновки, Ейнштейн використовував такий експеримент. Необхідно подумки уявити, що два тіла знаходяться в ліфті. Цей ліфт знаходиться нескінченно далеко від впливають на нього гравітуючих тіл і рухається з прискоренням. У цьому випадку на всі тіла, які знаходяться в ліфті, буде діяти сила інерції, і вони будуть володіти певним вагою.
Якщо ліфт нерухомий, то тіла всередині нього також будуть володіти вагою, а це і означає, що всі механічні перетворення в обох ліфтах будуть відбуватися однаково. Цей ефект Ейнштейн поширив на всі явища механіки, і навіть всієї фізики, потім висновки вченого поповнили фундаментальні принципи еквівалентності.
Сьогодні деякі дослідники вважають, що принцип еквівалентності можна розглядати в якості основного у всій теорії відносності, а тому, і гравітаційне поле є неінерціальної системою відліку. Однак таке твердження можна вважати достовірним лише тільки частково. Справа в тому, що кожна неінерційній система в спеціальної теорії відносності А. Ейнштейна має в своїй основі звичайне лінійне простір-час. У загальній теорії, яка включає в себе метричну концепцію гравітації, простір-час викривлене. Пояснюється така невідповідність тим, що метричні концепції взагалі не містять в собі глобальних інерційних систем. Тут принцип еквівалентності може проявити себе тільки в тому випадку, якщо знехтувати самим викривленням.
Доцільно також диференціювати слабкий і сильний варіанти прояву принципу еквівалентності, відмінність яких полягає в тому, що при малих відстанях між об'єктами особливих розбіжностей у діях законів природи не буде, незалежно від того, в якій із систем відліку ці об'єкти знаходяться.
Фундаментальні основи цієї теорії А. Ейнштейн сформулював в 1907 році. При розгляді значення даного принципу в масштабі всієї фізики слід сказати, що відкриття Ейнштейна продовжує і розвиває твердження Галілея про придбання усіма тілами, незалежно від їх маси, прискорень в гравітаційному полі. Це положення дозволило зробити висновок про еквівалентність інертної маси. Пізніше ця еквівалентність була виміряна і метрично, з точністю аж до 12-го знака.
Важливо зауважити, що використання відкриття Ейнштейна ефективно тільки при малих просторових обсягах, тому що тільки за таких умов можна вважати силу тяжіння постійною величиною.
Ейнштейн поширив свій принцип еквівалентності на всі системи відліку, що знаходяться в стані вільного падіння, а також більш детально розробив поняття локальної системи. Це було необхідно зробити тому, що у Всесвіті гравітаційне поле присутня всюди, а тяжіння мінливе - воно відрізняється від точки до точки, тому що кожній точці властиві свої параметричні характеристики. Тому ці системи, на думку Ейнштейна, не слід ототожнювати з інерціальними, що порушує перший закон Ньютона.