Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Борн М. -> "Эйнштейновская теория относительности" -> 115

Эйнштейновская теория относительности - Борн М.

Борн М. Эйнштейновская теория относительности — М.: Мир, 1972. — 369 c.
Скачать (прямая ссылка): enteoriyaotnositelnosti1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 109 110 111 112 113 114 < 115 > 116 117 118 119 120 121 .. 143 >> Следующая


Именно это положение должно теперь измениться. Этот закон играет фундаментальную роль не только в механике, но, конечно, и во всей физике. Поэтому мы должны проиллюстрировать его так, чтобы его основное содержание стало совершенно прозрачным. Рекомендуем читателю проделать следующий простой эксперимент: нужно взять два легких предмета различного веса, скажем монету и кусочек пластилина, и положить их на ладонь. При этом экспериментатор ощущает веса обоих тел в форме давлений, оказываемых ими на кожу руки; эти давления различны. Теперь, резко опуская руку вниз, можно ощутить уменьшение давления, производимого обоими предметами. Если это движение выполнять все более и более быстро, то в конце концов наступит момент, когда предметы отделятся от ладони и отстанут от нее в своем движении. Это, очевидно, произойдет, как только рука станет опускаться быстрее, чем движутся тела при свободном падении. Но поскольку оба предмета, несмотря на различие в весе, падают одинаково быстро, они всегда будут оставаться рядом, на одинаковой высоте, даже после того, как отделятся от руки.

Вообразим, если вы не возражаете, крошечного бесенка, живущего на поверхности руки и ничего не знающего о внешнем мире.. Что подумает он обо всем процессе? Нетрудно представить себя в положении такого маленького наблюдателя, движущегося вместе с рукой, пока мы проделываем свой эксперимент и сосредоточиваем внимание на изменении давлений и движений' предметов относительно своей руки. Когда рука покоится, бесенок устанавливает, что два тела имеют различные веса. § 2. Принцип эквивалентности

305

Затем, когда рука начинает опускаться, бесенок заметит уменьшение веса тел. Он начнет искать причину и обнаружит, что его наблюдательный пункт — рука — опускается относительно окружающих предметов — стен комнаты. Но бесенка можно заключить вместе с двумя пробными телами в закрытый ящик и опускать этот ящик вниз вместе с рукой. Тогда наблюдатель в ящике не сможет видеть ничего, что позволило бы ему обнаружить движение ящика. Он сможет просто установить тот факт, что веса обоих тел в ящике уменьшаются одинаково быстро. Если теперь рука начнет двигаться столь быстро, что наши предметы уже не смогут следовать за нею и станут свободно падать, то наблюдатель в ящике заметит, к своему удивлению, как все предметы, которые только что были довольно тяжелыми, вдруг взлетели вверх. Тела приобрели отрицательный вес или, что более вероятно, гравитация стала действовать уже не вниз, а вверх. Более того, несмотря на различие в весе, оба тела падают вверх с одинаковым ускорением. Люди в ящике могут объяснить свои наблюдения двумя способами: либо они будут думать, что гравитационное поле продолжает действовать на оба тела неизменно, но ящик ускоряется в направлении поля, либо предположат, что массы, которые до этого создавали под ящиком притягивающую силу, вдруг исчезли, а на смену им появились другие массы, уже над ящиком, присутствие которых и вызвало изменение направления гравитационной силы. Итак, существуют ли какие-нибудь средства, позволяющие экспериментально различить внутри ящика эти две возможности?

Мы вынуждены ответить, что физика не знает таких средств. Фактически эффект гравитации никак невозможно отличить от эффекта ускорения1); оба они полностью эквивалентны друг, другу. Причина этого заключается именно в том обстоятельстве, что все тела падают одинаково быстро. Если бы это было не так, мы смогли бы сразу же различить, вызвано ли ускоренное движение тел различного веса притяжением со стороны внешних масс или это иллюзия, вызванная ускорением точки, на которую опирается наблюдатель. В первом случае тела различного веса движутся с различными скоростями, тогда как во втором относительное ускорение всех свободно движущихся тел по отношению к наблюдателю имеет одинаковую величину, и они падают одинаково быстро, несмотря на различные веса.

Этот принцип эквивалентности Эйнштейна являет пример как раз того рода теорем, на который мы в этой книге делали особый упор, — теорем, утверждающих, что определенные фи-

') Ниже читатель узнает, что истинные гравитационные поля нельзя сразу везде свести к эффектам ускорения. — Прим. перев. 306

Г л. VII. Общая теория относительности Эйнштейна

зические положения не могут быть доказаны или что два понятия невозможно различить. Физика отказывается принимать такие понятия и положения и заменяет их другими. Лишь доказуемые факты физически реальны.

Классическая механика делает различие между движением тела, предоставленного самому себе и не испытывающего действия сил {инерциальное движение), и движением тела под действием гравитационного поля. Первое из этих движений равномерно и прямолинейно в инерциальной системе; второе происходит по криволинейным траекториям и неравномерно. Согласно принципу эквивалентности, это различие теряет силу, ибо просто переходя к некоторой ускоренной системе отсчета, мы можем превращать равномерное прямолинейное движение, обусловленное инерцией, в криволинейное ускоренное движение, которое уже невозможно отличить от движения, обусловленного гравитационным полем. Обратное также справедливо, по крайней мере для ограниченных отрезков движения, как мы более подробно поясним ниже. Начиная с этого момента, мы будем называть инерциальным движением' любое движение тела, не испытывающего действия никаких сил электрического, магнитного или любого другого происхождения и находящегося лишь под влиянием масс, создающих гравитационное поле.
Предыдущая << 1 .. 109 110 111 112 113 114 < 115 > 116 117 118 119 120 121 .. 143 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed