Гравитация и вселенная - Дикке Р.
Скачать (прямая ссылка):
\ т. ) Au
- и их вероятные ошибки
V т Jai
Таблица
Исключены ли точки со ср. кв. «отклонениями >3 Ориентация телескопа Поправка на Т2 не учтена, В( Т2) — 0 Поправка на Т2 учтена, 3(72) = 6,310-' Поправка на Т5 учтена, В(Т5) = 5,4-10-»
Нет Север (+2,22 ± 1,42) • ю-" (1,38 +1,27) • ю-» (1,30 + 1,25) • 10-"
Нет Юг (—2,53 ± 1,94) • ю-" (—0,25± 2,70) • ю-" (1,33 + 1,73) • 10-"
Нет Север+юг (—0,09 + 1,20) • ю-" (0,59 ±1,45) 10-" (1,32 + 1,04) - 10-"
Да Север (+2,22 ± 1,42) • ю-" (1,38 + 1,27) 10-" Значений со ср. кв.
Да Юг (—0,59 ± 1,51) • 10-" (2,44 ± 2,00) 10-" отклонением > 3
да Север+юг (+0,89 + 1,03) • 10-" (1,94 +1,15) 10-" не было
Au— золото, Al—алюминий, Af-гравитационная масса груза; т—инертная масса груза; Т2 н Т5—температура воздуха по измерениям второго и пятого термисторных датчиков соответственно; В(Т2) и В(Г5)— константы второго и пятого термисторных датчиков, различные у разных инструментов и измеряемые •единицах солнечного закручивающего момента, равного 58.6 дин- см на i°C.зо
І. Опыт Этвеша и гравитация
тельно и позволяет обнаруживать повороты даже на угол IO-9 рад.
Слева на рис. 7 показан блок компенсатора дрейфа. Даже по истечении многих месяцев работы тонкая кварцевая нить крутильного подвеса продолжает медленно и упорно раскручиваться. Этот ничтожный, но все нарастающий момент вращения компенсируется моментом вращения от электрического устройства с программным управлением.
IZ
ю в є 4 2' О
\Г
Ориентация телеснопа:1—+—• „ О Юг (W) Г]
S0(M)2 -2 c°(mv,z
? Юг (Ч>'0') П ШСевер(Р'І80°) J
-^JUL
-20 >.%и.м
-г о г if-u-z а г
S(mV) C(mV)
40 -ZO О ZO 4070"* 1 (Au.Al)
P ис. 9. Диаграмма распределения экспериментальных данных.
После установки инструмента шахта запечатывалась, а весы контролировались дистанционно из удаленной приборной будки на протяжении нескольких месяцев подряд (рис. 5). Как было упомянуто выше, мы обнаружили, что ускорения алюминия и золота в направлении Солнца равны с точностью IO-11. В таблице приведены результаты измерений за период в девять месяцев. В третьем столбцеI. Опыт Этвеша и гравйтаціїА
31
сведены данные, не учитывающие влияния на подвес изменений температуры в подвале с 24-часовым периодом. Приведенные численные значения соответствуют разности гравитационных ускорений в направлении Солнца для золота и алюминия. В четвертом и пятом столбцах даны результаты, полученные после учета изменений температуры согласно показаниям двух термисторов, расположенных в разных местах подвала.
Распределение измеренных значений приведено на рис. 9 справа. Левые и средние распределения изображают синусоидальные и косинусоидальные компоненты 24-часового периода изменения напряжения в цепи обратной связи, подводимого к подвесу. Справа изображены распределения отдельных измерений, средние значения которых даны в первых двух строках таблицы.
ЗНАЧЕНИЕ ОПЫТОВ ЭТВЕША
В теории Эйнштейна тяготение описывается одним-единственным тензорным полем, интерпретируемым обычно (хотя и не всегда) как поле метрического тензора геометрии пространства-времени. Согласно этой теории, достаточно малые пробные тела падают с одним и тем же ускорением. Это действительно центральный для всей теории вывод, являющийся проявлением принципа эквивалентности — опоры всей теории.
Уточним, что эта универсальность гравитационного ускорения отражает лишь «слабый» принцип эквивалентности, а теория тяготения Эйнштейна основывается на «сильном» принципе [1, 8, 12]. Под «слабым» принципом эквивалентности понимают эквивалентность действий тяготения и ускорений в малых областях пространства. В свободно падающей кабине лифта, когда эта кабина и все ее содержимое падают с одинаковым ускорением, гравитационная сила исчезает. Эта мысль иллюстрируется рис. 10, где изображено возникновение в небольшой лаборатории силы, подобной силе тяжести, благодаря простому пружинному устройству, ускоряющему лабораторию.
Говоря о «сильном» принципе эквивалентности, имеют в виду, что в свободно падающей и невращающейся лаборатории законы физики (включая численные значения ве-32
I. Опыт Этвеша и гравитация
личин) одинаковы повсюду, включая области без гравитации. Таким образом, «сильный» принцип содержит более широкое утверждение, чем «слабый», но именно «слабый» принцид, и только он один, непосредственно подтверждается опытом Этвеша.
Общая теория относительности Эйнштейна построена так, что в соответствующей системе отсчета (т. е. в свободно падающей без вращения лаборатории) в малой области
Рис. 10. «Слабый» принцип эквивалентности. Физические процессы протекают в равномерно ускоренной лаборатовии в отсутствие тяготения точно так же, как в гравитационном поле.
пространства-времени физические законы принимают стандартный вид и стандартное численное выражение. Так в этой теории реализуется «сильный» принцип эквивалентности: это результат описания тяготения с помощью одного лишь симметричного метрического тензора. «Соответствующей системой отсчета» здесь является та система, в которой метрический тензор в кабине лифта принимает стандартный вид, совпадающий с видом метрического тензора в инерциальной системе отсчета в отсутствие тяготения.