Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
... V: S: //: t: V.; ;Л .
'V. v I;.*:
j :Л
¦кїг'г ЩШ
¦Шг Солнце :*%v
-« Щ # ш
Щ. —о S
ж if
щ. jy
Фиг. 7.1. Простая модель Вселенной, содержащая малое тело, гравитационно притягивающееся к Солнцу.
Все остальное вещество Вселенной представлено в виде массивной оболочки, расположенной на большом расстоянии. Можно либо малое тело рассматривать как ускоренное относительно покоящегося вещества на больших расстояниях и почти покоящегося Солнца, либо удаленное вещество и Солнце ускоренными относительно покоящегося малого тела.
С точки зрения Маха, — как ее выражает Сиама, — гравитационные силы, действующие на пробное тело в той системе координат, где оно не ускорено и принуждено стоять на месте, распадаются на две — на гравитационное притяжение со стороны Солнца и на гравитационное взаимодействие с удаленным ускоренным веществом во Вселенной. Эту вторую гравитационную силу мы называем силой инерции.
15*
228
Глава 7
Сиама полагает, что постоянство гравитационного ускорения, т. е. независимость этого ускорения от состава падающего тела, является вторичным эффектом. Так как в модели Сиамы силы инерции считаются истинно гравитационными, а выбранная специальная система координат такова, что в ней (гравитационная) сила инерции уравновешена непосредственным (гравитационным) притяжением со стороны Солнца, то эта результирующая сила равна нулю и останется равной нулю при замене этого пробного тела другим. Следовательно, в этой системе координат как свинцовый, так и алюминиевый грузы будут покоиться, а в какой-то другой системе координат они будут иметь одно и то же ускорение.
По Сиаме, в этой системе координат ускоренное удаленное вещество излучает такую гравитационную волну, что полная сила, действующая на наше пробное тело, равна нулю.
Если эту гравитационную силу можно понимать как обычное силовое поле, приходящее с большого расстояния в виде волны, то такая волна должна запаздывать во времени, как в случае электромагнитного поля ускоренно движущейся заряженной частицы. При таком волновом процессе интенсивность сил инерции должна падать пропорционально 1/г, как и всегда в случае запаздывающих потенциалов.
Согласно модели Сиамы, сила инерции, действующая на пробное тело (фиг. 7.1) и вызванная ускорением удаленного вещества относительно этого тела, пропорциональна его массе т, массе удаленного ускоряющего вещества M и величине ускорения а и обратно пропорциональна расстоянию от ускоряющего вещества:
с GmMa /<ч
О)
Так как теория Сиамы линейна, здесь фигурируют только первые степени масс. Зависимость типа г~х следует из того, что поле инерции интерпретируется как излучение, испускаемое при ускорении удаленного вещества. Следовало бы также включить добавочную инерцию, обусловленную ускорением Солнца, но она весьма
Многоликий Max
229
мала по сравнению с вкладом со стороны сильно удаленного вещества.
При такой интерпретации принципа Маха гравитационное поле должно обладать рядом свойств.
Во-первых, удаленные галактики при таком подходе играют активную роль как источники сил инерции, и их роль не сводится к роли маяков, отмечающих «истинное» абсолютное пространство. (Трудность при описании ускорения относительно пустого физического пространства состоит в том, что в этом абсолютном пространстве невозможно обнаружить никаких вех. Ho можно, например, рассеять в пространстве светящиеся пылинки с пренебрежимо малой массой. Такие светящиеся точки позволят нам видеть, где находится «истинное основное абсолютное пространство».)
Следует отметить, что, говоря о физическом пространстве, попросту освещенном сигнальными огнями пренебрежимо малой массы, я имею дело с абсолютным пространством типа описанных Сингом. Напротив того, подход Беркли, Маха, Эйнштейна и Сиамы предполагает значительно более непосредственную физическую связь между силами инерции и наличием больших количеств вещества на больших расстояниях. Если это вещество удалить, то, согласно Маху, сила инерции должна исчезнуть. Если бы удалось сильно уменьшить количество этого вещества, то локальные проявления инерции резко изменились бы. Резюмируя, скажем, что, согласно взглядам Маха, эффект инерции следовало бы истолковать как проявление взаимодействий вещества, находящегося во Вселенной на больших расстояниях, и ускоренных тел в лаборатории. Наблюдая гироскоп в лаборатории и отмечая, что он все время ориентирован на какую-то конкретную далекую галактику, мы должны заключить, что это не просто случайное совпадение. Существуют поля, создаваемые удаленным веществом, которые так действуют на гироскоп в нашей лаборатории, что он сохраняет постоянную ориентацию относительно удаленного вещества.
Модель Сиамы не позволяет вполне удовлетворительно выразить принцип Маха. Выбрав для исследования
230
Глава 7
гравитационных эффектов специально систему координат (где пробное тело покоится), Сиама отказался от преимуществ общей ковариантности. Пытаясь представить силы инерции как векторные силы, он пришел к очевидной трудности, состоящей в том, что эти силы не зависят от ускорения. Поэтому влияние инерции должно описываться в схеме Сиамы в специальных системах координат, где пробные тела не ускорены. Векторная теория гравитации неудовлетворительна и в других отношениях. Например, векторное взаимодействие (скажем, электромагнитная сила) действует на сохраняющуюся величину (типа заряда), а вызванное им ускорение зависит от энергии связи системы частиц. Поэтому в векторной теории гравитационные ускорения должны зависеть от состава тел.
