Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Хокинга В. -> "Общая теория относительности " -> 5

Общая теория относительности - Хокинга В.

Хокинга В. Общая теория относительности — М.: Мир, 1983. — 455 c.
Скачать (прямая ссылка): obshayatepriyaotnositelnosti1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 222 >> Следующая

космологические тесты гравитационной теории, в разд. 7 даны выводы.
В этом обзоре мы придерживаемся единиц и условных обозначений, принятых в
книге Мизнера, Торна и Уилера [1] (в дальнейших ссылках сокращенно МТУ).
Некоторые части обзора основаны на лекциях автора, прочитанных в 1972 г.
в Варение, «Теоретические методы экспериментальной гравитации» 12] (в
дальнейших ссылках сокращенно ТМЭГ). Читателя, который захочет подробнее
ознакомиться с математическими методами и вычислительными приемами,
упомянутыми в этом обзоре, мы отсылаем к ТМЭГ [2] и МТУ [1], гл. 38—40.
Имеется ряд других полезных работ [3—9]. В качестве полного обзора
ситуации в эксперименте на 1961 г. см. работу Бер-тотти и др. [10].
2. ПРИНЦИПЫ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ И ОСНОВЫ ГРАВИТАЦИОННОЙ ТЕОРИИ
Принцип эквивалентности сыграл важную роль в развитии гравитационной
теории. Исаак Ньютон считал этот принцип краеугольным камнем механики и
даже посвятил первый параграф своих «Начал» детальному обсуждению этого
принципа. Кроме того, он упомянул об экспериментах с маятником,
проведенных им для проверки этого принципа. Эйнштейн положил этот принцип
в основу общей теории относительности. Но только сравнительно недавно мы
достигли более глубокого понимания значения принципа эквивалентности для
гравитационной теории и эксперимента. Главным образом благодаря работе
Роберта Г. Дикки мы стали понимать, что принцип (или лучше сказать
принципы) эквивалентности и эксперименты типа эксперимента Этвеша,
эксперименты по измерению красного смещения и другие затрагивают более
фундаментальные аспекты гравитационной теории, чем собственно общая
теория относительности. Эта точка зрения является частью системы, которая
впоследствии получила название системы Дикки (п. 2.1); она
14
К. м. Уилл
позволяет рассматривать на самом фундаментальном уровне природу
пространства-времени и гравитации. В рамках этой системы ставятся
следующие вопросы: все ли тела под действием гравитации приобретают
одинаковые ускорения? Является ли пространство по своим внутренним
свойствам локально изотропным? Какие типы полей, если они есть, связаны с
гравитацией — скалярные поля, векторные поля, тензорные поля . . .? На
основе этой системы был получен ряд фундаментальных критериев, которым
должна удовлетворять любая потенциально жизнеспособная гравитационная
теория (п. 2.2), предложен и путь анализа ключевых экспериментов, которые
образуют эмпирический фундамент этих критериев (п. 2.3). Эти критерии
привели к важным для гравитационной теории следствиям, согласно
предположению, основанному на работе покойного Леонарда Шиффа. Догадка
Шиффа (п. 2.4) состоит в утверждении, что любая теория гравитации,
удовлетворяющая фундаментальным критериям жизнеспособности, должна
обязательно быть теорией метрической. Догадка Шиффа и система Дикки
породили целый ряд конкретных теоретических формализмов (таких, как
система 77/ер, п. 2.5) для сравнения и противопоставления метрических и
неметрических теорий гравитации, для обработки экспериментов, проверяющих
критерии жизнеспособности, и для доказательства догадки Шиффа (п. 2.5).
2.1.СИСТЕМА ДИККИ
Система Дикки для анализа экспериментальных проверок гравитации изложена
в приложении 4 к «лезушским лекциям» Дикки [8]. В рамках этой системы
делаются два основных предположения о природе гравитации.
1. Пространство-время — это четырехмерное многообразие, каждая точка
которого соответствует физическому событию. A priori не обязательно,
чтобы это многообразие обладало какой-либо метрикой или аффинной
связностью.
2. Уравнения, описывающие гравитацию, и математические величины, входящие
в них, должны выражаться в виде, не зависящем от конкретного выбора
используемых координат, т. е. должны иметь ковариантную форму.
Система Дикки особенно полезна при проектировании и интерпретации
экспериментов, в которых ставится вопрос, какие типы полей связаны с
гравитацией [8, 111; ТМЭГ [2], § 2; МТУ (1), (§ 38.7). Из физики
элементарных частиц мы твердо знаем, что заведомо существует по крайней
мере одно поле, описываемое симметричным тензором второго ранга, которое
сводится к метрике Мин-ковского ц, когда гравитационными эффектами можно
пренебречь. Эксперимент Хьюза — Дривера исключает существование более чем
одного поля, описываемого тензором второго ранга, непосредственно
взаимодействующего с веществом, и различные эксперимен-
/. Теория гравитации и эксперимент
15
ты по обнаружению дрейфа относительно эфира исключают возможность
существования векторного поля, непосредственно взаимодействующего с
веществом. (Однако эти эксперименты не исключают существование векторных
и тензорных полей, связанных только с гравитацией или с собственной
гравитацией вещества 112].) До сих пор ни один эксперимент не смог
исключить или обнаружить существование скалярного поля, хотя целый ряд
экспериментов позволил наложить ограничения на конкретные скалярно-
тензорные теории (см. разд. 3). Однако польза от системы Дикки этим не
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed