Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Цзю Х. -> "Гравитация и относительность" -> 21

Гравитация и относительность - Цзю Х.

Цзю Х., Гоффман В. Гравитация и относительность — М.: Мир, 1965. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): gravitaciyaiotnositelnost1965.djvu
Предыдущая << 1 .. 15 16 17 18 19 20 < 21 > 22 23 24 25 26 27 .. 166 >> Следующая


Вариация инертной массы; «сильный» и «слабый» принципы эквивалентности

Рассмотрим вопрос о том, что следует понимать под инертной массой частицы. Ho прежде чем перейти к этому вопросу, остановимся еще на одном эксперименте. Речь идет об опыте, который накладывает четкие ограничения на возможные варианты электромагнитной теории. Эксперименты Кинга [2] и Хьюза (гл. 13) показали, что заряды электрона и протона равны друг другу с точностью до 2* IO-20. Эти чрезвычайно точные опыты позволяют заключить, что электромагнитное взаимодействие является с большой степенью точности взаимодействием векторного типа, так как атом содержит быстрые электроны и любая зависимость заряда частицы от скорости, если бы таковая имела место, наверняка была бы обнаружена в указанных экспериментах.

Итак, можно утверждать, что мы имеем весьма точное представление об электромагнитных взаимодействиях. А раз так, то это представление может служить тем фундаментом, базируясь на котором, мы можем осмыслить понятие инертной массы. Будем определять инертную массу по ускорению, которое приобретает частица с единичным зарядом, находящаяся на единичном расстоянии от другого такого же заряда. Напомним, что понятие длины уже определено вместе с геометрией.

5 Зак. 1740
66

Глава I

Далее, можно рассмотреть вопрос о том, изменится ли отношение масс двух различных частиц (например, отношение масс протона и электрона или атома водорода и протона), если переместить их с одного места на другое. Эти отношения масс можно было бы определить, как указывалось выше, по ускорению, вызванному электрическим взаимодействием. He говорит ли что-либо опыт Этвёша о постоянстве отношений масс при перемещении с одного места на другое? Существует ряд косвенных фактов, весьма определенно свидетельствующих в пользу такого постоянства.

Представим себе на минуту, что наша геометрия определена так, что какая-то определенная частица, скажем нейтрон, движется под действием гравитационных сил по геодезической, и, следовательно, ее движе-ние описывается уравнением геодезической линии

-Ji SijHi - Y gAttiU1 а* = 0. (11)

Теперь представим себе другую частицу, например атом водорода, которая характеризуется тем, что отношение ее массы к массе нейтрона различно в разных местах. При этом условии оказывается, как и следовало ожидать, что в уравнении движения появляется новый член типа силы. Уравнение (11) изменяется и принимает вид

Ji (mSiJui) - T mSmUiUk — mt , = 0, (12)

где т — (переменная) масса атома водорода. Появление добавочного члена тЛ вызвано тем обстоятельством, что вследствие изменения массы атома водорода по отношению к массе нейтрона должна затрачиваться некоторая дополнительная работа, идущая на изменение внутренней энергии этого атома в процессе его движения. Эта дополнительная работа и отражается в возникновении добавочной силы. Ho эта добавочная сила должна привести к некоторому аномальному гравитационному ускорению атома водорода по отношению к нейтрону.

Таким образом, допуская, что отношение масс атома водорода и нейтрона различно в разных местах, мы приходим к заключению, что при тщательной постановке
Об экспериментальном базисе общей теории относительности 67

эксперимента эти частицы должны падать с различными ускорениями. Ho этот вывод противоречит результатам опыта Этвёша. Следовательно, если справедливы наши допущения, масса водородного атома не должна изменяться по отношению к массе нейтрона, по крайней мере на сколько-нибудь значительную величину, так как в противном случае пришлось бы поставить под сомнение опыт Этвёша.

Эти соображения непосредственно приводят к принципу, который Эйнштейн назвал принципом эквивалентности. Мне представляется целесообразным разделить принцип эквивалентности на два принципа эквивалентности— слабый и сильный.

Под слабым принципом эквивалентности я понимаю утверждение, что в рамках высокой, точности опыта Этвёша все тела движутся по однотипным траекториям — геодезическим линиям (если условия соответствуют тем, при которых был осуществлен этот опыт). Сильный принцип констатирует нечто большее. Он утверждает, что в свободно падающей лаборатории при проведении локальных экспериментов физические законы, включая все численные результаты, проявляются совершенно одинаково независимо от места, в том числе и в областях, где гравитация отсутствует. Именно этот принцип лежит в основе общей теории относительности. В силу этого принципа отношение масс нейтрона и водородного атома должно быть одинаковым во всех областях пространства, так как в противном случае законы физики в различных местах имели бы различный вид, а именно была бы различной числовая характеристика, выражающая это отношение масс.

Можно ли после всего изложенного заключить, что опыт Этвёша подтверждает сильный принцип эквивалентности? Ответ таков — да, но с известными оговорками. Этот опыт позволяет утверждать, что отношения масс элементарных частиц являются постоянными величинами. Далее, в области сильных взаимодействий эксперимент Этвёша также говорит о том, что константы связи (например, константа электромагнитного взаимодействия в2/Лс= 1/137) в хорошем приближении должны быть постоянными величинами. Ho что касается
Предыдущая << 1 .. 15 16 17 18 19 20 < 21 > 22 23 24 25 26 27 .. 166 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed