Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
вания к гравитационной силе притяжения равно
10'w (М
т. е. то же самое, что и в формуле (3). Тогда резуль
тирующая сила отталкивания равна
F Fm ^грав (М* I) Fграв*
/7 = (|ы — 1) • -|-яртн(Зг = kr.
При \х—1>0 мы действительно получим силу отталкивания, пропорциональную г и приводящую к расширению Вселенной.
Чтобы, несмотря на расширение, плотность массы во Вселенной оставалась постоянной, Литтлтон и Бонди ввели предположение о непрерывном творении вещества (атомов водорода), а значит, и о непрерывном творении заряда1). Ими был предложен новый вариант уравнений Максвелла, допускающий несохранение заряда и позволяющий решить задачу о стационарной расширяющейся Вселенной при творении массы и заряда. Они получили следующую связь между плотностью массы р, постоянной Хаббла Г-1 и скоростью творения вещества Q:
P = Iw11Qr. (16)
Взяв Г = 3«1017 сек и р=10"29 г/см3, они нашли Q = 6 • I О-23 (атом водорода/см3 • сек) у что соответствует
1J Таким образом, эго типичная гипотеза «ad hoc».— Прим ред.
Мир Литтлтона—Бонд и и равенство зарядов
417
скорости творения, равной 1 атому водорода на куб с ребром 250 км в 1 сек.
При постоянной плотности массы р сила отталкивания, выраженная формулой (15), соответствует скорости, линейно возрастающей с расстоянием по закону
Такова величина неравенства зарядов, необходимая, по мнению Литтлтона и Бонди, для объяснения наблюдаемого расширения Вселенной в теории, в которой допускается творение заряда и изменение уравнений Максвелла. Эти авторы сформулировали свою теорию и в более общем виде, используя пространство—время Де Ситтера с тем, чтобы удовлетворить космологическому принципу, согласно которому вид Вселенной одинаков при рассматривании ее из любой точки. Ho в более общей теории не возникает существенных отклонений от выводов, уже полученных в рамках ньютоновской механики.
В результате ионизации на фоне равномерно распределенного неионизированного вещества должны возникать электрически нейтральные участки. Эти участки отождествляются с галактиками или со скоплениями галактик. Ионы, выталкиваемые из этих участков электростатическими силами, — в основном протоны — отождествляются с жесткой компонентой космических лучей
V = V Kr,
(17)
Наблюдаемое расширение Вселенной дает
(18)
и из сравнения (17) и (18) следует
(19)
так что
|і = 5
и
У = 2- IO-18.
(20)
27 Зак. 1740
418
Глава 13
Хойл [7] заметил ошибку в подходе Литтлтона и Бонди к видоизмененной теории Максвелла. Главное отличие в выводах Хойла состоит в том, что потенциал отдельного заряда должен иметь вид
<p = fcos[(-*)1/2r], (21)
где г — расстея-ние от этого заряда, а X — космологическая величина, определяемая соотношением
/__^\V2 ^ ________I_______^
' ' Радиус Вселенной
Из формулы (21) видно, что на достаточно больших расстояниях потенциал изменяет свой знак, так что сила отталкивания, действующая между двумя одинаковыми зарядами, переходит в силу притяжения.
На этом основании Хойл заключает, что в космологических масштабах электростатическая сила не будет силой отталкивания и приводить к расширению Вселенной типа предполагаемого Литтлтоном и Бонди, а будет в основном силой притяжения. Ho он указывает, что если вещество и антивещество творятся с одинаковой скоростью и если атом водорода обладает зарядом уе, а атом антиводорода — зарядом —уе, причем вещество и антивещество в достаточной степени удалены друг от друга, то, согласно формуле (21), будет происходить отталкивание вещества и антивещества и будет наблюдаться расширение Вселенной. Из теории Хойла также следует, что у~2* IO"18.
Экспериментальная проверка предполагаемого неравенства зарядов
Я хотел бы теперь остановиться на том, что говорят
о равенстве зарядов электрона и протона опыты в земных лабораториях.
Одним из самых первых опытов в этом направлении был эксперимент Милликена с масляными каплями [8]. Милликен исследовал движение капелек различных жидкостей, заряженных различными способами, например путем трения, под действием рентгеновских лучей или
Мир Литтлтона—Бонди и равенство зарядов
419
при захвате ионов из воздуха. Наблюдая движение таких капель под действием силы тяжести, вязкого трения и электрического поля, Милликен показал, что во всех случаях заряд каждой капельки является целым кратным некоторой наименьшей «единицы». Рассмотрев заряды обоих знаков, он нашел, что
Единица положительного заряда _j 1
Единица отрицательного заряда ~ 1500 ’
Макроскопически этот результат можно объяснить тем, что заряды электрона и протона не равны друг другу [11]. Типичная капелька масла представляет собой шарик радиусом около IO-4 см с плотностью порядка
1 г/см3. Число пар протонов и электронов в одной такой капельке равно N«2,5 • IO12. Результаты наблюдений Милликена соответствуют требованию
Nye < ТЗбО ’
откуда
У< З-КГ16.
Другой макроскопический опыт был впервые произведен Пиккардом и Кесслером [4] по методу истечения газа; он будет рассмотрен позднее.
