Теория пространства, времени и тяготения - Фок В.А.
Скачать (прямая ссылка):
первоначальной теории Эйнштейна обладало все пространство-время в целом.
30 Зак. 485. В. А. Фок
466 ПРИБЛИЖЕННЫЕ РЕШЕНИЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ [гл.
VII
тогда как в новой теории оно им уже не обладает или обладает только
локально. Поэтому и относительность является в новой теории только
локальной.
То обстоятельство, что изумительная по своей глубине, изяществу и
убедительности теория тяготения не была правильно понята ее автором, не
должно нас удивлять. Не должны нас также удивлять логические пробелы, или
даже ошибки, допущенные автором при выводе основных уравнений теории. Мы
имеем в истории физики много примеров, когда подлинный смысл
принципиально новой физической теории был осознан не ее автором, а кем-
нибудь другим и когда предложенный автором вывод основных уравнений
теории оказывался логически несостоятельным. Достаточно указать на теорию
электромагнитного поля Максвелла. Эта теория фактически покончила с
представлением о механике, как основе физики, между тем как ее автор, а
также Герц, так много сделавший для ее проверки, целиком придерживались
механического представления. Только Лоренц с полной ясностью установил
физический смысл уравнений Максвелла, указав, что электромагнитное поле
само является физической реальностью (т. е. само материально), можег
существовать в свободном пространстве и не нуждается в особом носителе
*).
Что касается убедительности вывода, то можно напомнить, что Максвелл
]'2'] предпосылает выводу своих знаменитых уравнений изложение некоторых
разделов механики и основывает самый вывод на уравнениях Лагранжа 2-го
рода. Мы знаем теперь, что, с точки зрения логики, вывод уравнений
Максвелла на основе механики невозможен. Но великие, да и не только
великие, открытия делаются не по правилам логики, а догадкой, иначе
говоря, путем творческой интуиции.
Интересно проследить, каким путем пришел Эйнштейн к своим уравнениям
тяготения. Это можно сделать, используя, кроме основной работы Эйнштейна
1916 г. и его научных публикаций, также его автобиографию, изданную в
1949 г. в связи с его семидесятилетием!26].
Еще около 1908 г. Эйнштейну стало ясно, что попытки ввести тяготение в
рамки теории относительности, оперирующей с галилеевым пространством, не
могут иметь успеха по следующей причине. Такая теория дает зависимость
инертной массы от внутренней (и кинетической) энергии тела, но не может
дать зависимости тяжелой массы от энергии, если только считать уравнения
гравитационного поля линейными. Между тем имеется фундаментальный факт
равенства инертной и тяжелой массы, вытекающий из независимости ускорения
свободно падающего тела ог его состава. Этот факт был истолкован
Эйнштейном в смысле локальной эквивалентности поля тяготения полю
ускорения.
*) Любопытно, что этот пример неполного понимания автором теории ее
физического смысла приводится самим Эйнштейном (Автобиография [2(!]).
§ 96]
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ТЯГОТЕНИЯ
467
Отсюда Эйнштейн заключил, что если допускать "ускоренно движущиеся
системы отсчета", то поля тяготения и ускорения становятся неразличимыми.
В своей автобиографии Эйнштейн пишет:
"Если считать возможными любые гравитационные поля, простирающиеся сколь
угодно далеко и не ограниченные предельными условиями, то понятие
инерциальной системы становится бессодержательным. Понятие "ускорения по
отношению к пространству" теряет тогда всякий смысл, а с ним и принцип
инерции*), причем исчезает также парадокс Маха".
Далее, из равноправности всех систем отсчета (инерциальных и
неинерциальных) Эйнштейн заключает, что уравнения тяготения должны быть
ковариантны по отношению к любым преобразованиям координат.
Таковы были исходные идеи Эйнштейна около 1908 г. Проанализируем их.
Прежде всего, здесь неправильна основная предпосылка. Эйнштейн говорит о
произвольных гравитационных полях, простирающихся сколь угодно далеко и
не ограниченных предельными условиями. Но такие поля невозможны.
Предельные или иные условия, характеризующие пространство в целом,
совершенно необходимы, а поэтому и понятие "ускорение по отношению к
пространству" сохраняет в той или иной форме свой смысл. Что касается
парадокса Маха, то он основан, как известно, на рассмотрении вращающегося
жидкого тела, имеющего форму эллипсоида, и невращающе-гося, имеющего
форму шара. Парадокс возникает здесь только в том случае, если считать
лишенным смысла понятие "вращения по отношению к пространству"; тогда
действительно оба тела (вращающееся и невращающееся) представляются
равноправными, и становится непонятным, почему одно из них шаровидно, а
другое - нет. Но парадокс исчезает, коль скоро мы признаем законность
понятия "ускорения по отношению к пространству".
Сущность той ошибки, которая сделана в основной предпосылке, состоит в
забвении строго локального характера эквивалентности полей ускорения и
тяготения. С этим связано и то, что не локальное физическое определение
ускоренно движущихся систем отсчета невозможно, так как все ящики,
