Пути физики - Дирак П.А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Высадившиеся на Луну астронавты установили на ее поверхности лазерные
рефлекторы. На эти рефлекторы направляют сейчас испускаемое лазером
излучение и исследуют отраженный свет. С помощью атомных часов измеряют
время, в течение которого свет проходит расстояние до Луны и обратно,
таким образом определяют расстояние до Луны в атомных единицах.
Применив нашу теорию к движению Луны вокруг Земли, мы получим, что в
предположении аддитивного рождения Луна должна приближаться к Земле со
скоростью, которую несложно вычислить. Она составляет около 2 см/год.
Если верна гипотеза мультипликативного рождения, то Луна должна с той же
скоростью удаляться от Земли. Следовательно, полученное число
представляет собой такж.е погрешность измерения расстояния до Луны.
Совсем недавно расстояние до Луны начали измерять с очень высокой
точностью. По самым последним сведениям около года назад погрешность
опреде-
6:
75
ления расстояния до Луны составила 6 см, и авторы продолжали улучшать
этот результат. Сейчас надо лишь немного подождать, пока появятся
следующие эксперименты.
Может показаться, что мы владеем каким-то методом, позволяющим проверить
теорию. Однако на самом деле все не так просто. Движение Луны подвержено
сильному влиянию приливов и отливов. Это влияние велико по сравнению с
теми эффектами, которые мы измеряем, и, насколько мне известно, его
нельзя вычислить с достаточной точностью. В прошлом году я разговаривал с
Джимом Вильямсом, работающим в лаборатории реактивного движения. Он
весьма пессимистично оценил возможность вычисления эффектов, которые
связаны с приливами и отливами, с точностью, достаточной для проверки
теории. Не знаю, насколько можно продвинуться в подобных расчетах, но
думаю, что они не безнадежны. Я надеюсь, что мне удастся поговорить здесь
с людьми, которые занимаются исследованием расстояния до Луны, и
выслушать их мнение.
До сих пор мы говорили только об одном способе проверки теории. Можно
воспользоваться и другим методом, в котором рассматривается не расстояние
до Луны, а скорость ее движения по орбите. Обозначим п угловую скорость
движения Луны. Тогда (относительное) угловое ускорение имеет вид:
п/п.
Сейчас умеют очень точно рассчитывать угловую скорость Луны, измеряя
длительность покрытий звезд Луной. На протяжении последних 20 лет это
явление наблюдают, используя атомные часы. Сначала наблюдения были
визуальными. Теперь эксперименты полностью автоматизированы, и из них
можно получить значение ускорения til п.
Этой задачей занималось несколько человек. Насколько мне известно,
большую часть результатов получил ван Флан-дерн из Вашингтонской военно-
морской исследовательской обсерватории.
Проблема состоит в том, чтобы измерить ускорение Луны в атомных единицах
(п/п)" и в единицах стандартного времени, которым пользуются астрономы.
Оно называется эфе-меридным, определяется по вращению Земли вокруг Солнца
или по движению планет и не обязательно совпадает с атомным временем.
Если нужна большая точность, то единицы эфе-меридного времени можно
получить из уравнений движения Ньютона или из уравнений Эйнштейна.
Выпишем разность значений п/п в тех и в других единицах: (я/п) ат (п/п)
эф = (п/п) разн.
76
Ван Фландерн экспериментально получил, что ("/")разн = (-16 ± 10)-10*11
лет-1.
В своих ранних вычислениях ван Фландерн исходил из примитивной теории
гравитации, о которой я вам рассказывал. В этой теории гравитационная и
инертная массы рассматриваются как две независимые величины и выполняется
равенство
G/G = (1/2) (п/я)
разн* (8)
Расчеты ван Фландерна дают:
G/G = (- 8 ± 5)-10-11 лет-1. (9)
Ван Фландерн был очень доволен своим результатом, потому что теория, в
которой G~t~x, приводит к соотношению
G/G=- lit,
т. е.
G/G]tt-6"10-11 лет-1,
что отвечает величине, обратной возрасту Вселенной, последние оценки
которого таковы
t = 18-10* лет.
Мне, однако, этот результат кажется неудовлетворительным, потому что он
получен с помощью примитивной теории. Заменив ее теорией на основе
гипотезы Милна, получим:
G/G=-{п/п)разн (аддитивное рождение)
и
G/G= +("/")разн (мультипликативное рождение).
В совокупности с данными ван Фландерна эти соотношения дают:
G/u= (16 ± 10)-10'11 лет'1 (аддитивное рождение)
и
G/G - (-16 ±10)* Ю-11 лет-^(мультипликативное рождение).
Отношение G/G должно быть отрицательным, что вытекает из равенства G/G =
-1//. Итак, мы видим, что наблюдения ван Фландерна говорят в пользу
гипотезы мультипликативного рождения и, скорее, даже завышают эффект: -16
вместо -6.
Ван Фландерн все время проверяет и перепроверяет свои расчеты и сейчас
его результат несколько'изменился. По моим
77
последним сведениям полученный им коэффициент значительно меньше 8 [в
оценке (-8±5)-Ш-11 лет-1], т. е. приближается к значению, которого
требует теория.
Может быть, стоит пояснить, почему эти вычисления оказываются настолько
сложными. Дело в том, что необходимо очень точно рассчитать движение
