Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
гравитационное поле определяется только ее инертной массой, и,
следовательно, согласно § 15, только ее энергией;
в) гравитационное поле и материя вместе должны удовлетворять закону
сохранения энергии (и импульса).
Наконец, общий принцип относительности дает возможность выяснить влияние
гравитационного поля на все те процессы, законы которых в отсутствие поля
известны, т. е. уже включены в рамки специальной теории относительности.
При этом пользуются в принципе тем же методом, который был изложен выше
применительно к масштабам, часам и свободно движущимся материальным
точкам.
Выведенная таким образом из общего принципа относительности теория
гравитации не только отличается своим изяществом, не только устраняет
присущие классической механике недостатки, отмеченные в § 21, не только
интерпретирует эмпирический закон равенства инертной
581
О специальной и общей теории относительности
1917 г.
и тяжелой масс. Но она также объяснила уже два существенно различных
результата астрономических наблюдений, которые не могла объяснить
классическая механика. Мы уже упоминали о втором из этих результатов, а
именно: об искривлении световых лучей в поле тяготения Солнца; первый же
касается орбиты планеты Меркурия.
Если уравнения общей теории относительности применить к случаю, когда
гравитационные поля можно считать слабыми и когда все массы движутся
относительно системы координат со скоростями, малыми по сравнению со
скоростью света, то как первое приближение получается прежде всего теория
Ньютона. Последняя получается здесь без особых предположений, тогда как
Ньютон вынужден был ввести в качестве гипотезы силу притяжения, обратно
пропорциональную квадрату расстояния между двумя взаимодействующими
материальными точками. При повышении точности вычислений выявляются
отклонения от теории Ньютона, которые, правда, настолько незначительны,
что почти все ускользают от наблюдения.
Одно из этих отклонений мы должны здесь рассмотреть специально. Согласно
теории Ньютона, планета движется вокруг Солнца по эллипсу, который вечно
сохраняет свое положение относительно неподвижных звезд, если можно было
бы отвлечься от воздействия других планет на рассматриваемую планету и от
собственного движения "неподвижных" звезд. После введения поправок в
наблюдаемое движение планет на оба эти эффек та орбита планеты по
отношению к неподвижным звездам должна представлять собою неизменный
эллипс, если теория Ньютона верна в точности. Для всех планет, за
исключением ближайшей к Солнцу планеты Меркурий, был подтвержден этот
вывод теории, который может быть проверен с высокой точностью, какая
только достижима при современных методах наблюдения. Со времен Леверье о
планете Меркурий известно, что эллипс ее орбиты с учетом указанных выше
поправок не остается в неизменном положении относительно неподвижных
звезд, но вращается, хотя и чрез-вычайно медленно, в плоскости орбиты и в
направлении орбитального движения планеты. Это вращение эллипса орбиты
составляет 43 угловых секунды в столетие, причем это значение установлено
с точностью до не скольких секунд. В классической механике это явление
удается объяснить лишь ценой введения маловероятных гипотез, придуманных
только для данного случая.
Согласно общей теории относительности получается, что эллипс орбиты
каждой планеты должен вращаться вокруг Солнца вышеуказанным образом и что
это вращение для всех планет, кроме Меркурия, слишком мало, чтобы его
можно было заметить при современной точности наблюдений; для Меркурия же
вращение должно составлять именно 43 угловых секунды в столетие, в точном
сбгласии с наблюдаемым.
582
43
О специальной и общей теории относительности
Кроме этого, из теории до сих пор можно было вывести еще два следствия,
доступных проверке наблюдением: искривление световых лучей гравитационным
полем Солнца22 и смещение спектральных линий света, посылаемого к нам
большими звездами, по сравнению со спектральными линиями света,
испускаемого теми же самыми атомами на Земле. Я не сомневаюсь в том, что
и это последнее следствие теории скоро найдет свое подтверждение.
О МИРЕ БАБ ЦЕЛОМ
§ 30. Космологические затруднения теории Ньютона
Кроме изложенного в § 21 затруднения, классическая небесная механика
встречается со вторым принципиальным затруднением, которое, насколько мне
известно, было впервые подробно рассмотрено астрономом Зеелигером. Если
подумать над вопросом, как следует представлять себе мир в целом, то
прежде всего напрашивается следующий ответ. Мир бесконечен в пространстве
(и времени). Всюду существуют звезды, так что хотя плотность материи в
отдельных случаях весьма различна, в среднем она всюду одинакова. Иными
словами: как бы далеко ни проникать в мировое пространство, всюду мы
найдем рассеянные скопления неподвижных звезд примерно одного типа и
одинаковой плотности.
Это представление несовместимо с теорией Ньютона. Больше того, последняя
требует, чтобы мир имел нечто вроде центра, где плотность числа звезд
