Новейшие проблемы гравитации - Иваненко Д.
Скачать (прямая ссылка):
Изменение а со временем привело бы к небольшому сдвигу ядерных уровней благодаря изменению кулоновской энергии, что в свою очередь привело бы к изменениям в определении времени жизни различных горных пород и метеоритов.
В последнее время вновь привлекли внимание классические опыты Этвеша. В них применялись крутильные весы, на которые были подвешены две массы из различного материала. Установка в подобных опытах Дике позволит, по-видимому, достигнуть точности по крайней мере IO"11 по сравнению с точностью 3-Ю"10 у Этвеша [143, 148] путем использования более тонкой нити, большего зеркала и электронных средств наблюдения. Неоднородности в гравитационном поле и медленные изменения в константе кручения исключаются применением маятника с тремя массами.
Гравитационное действие Солнца в течение суток или годового движения Земли может, в случае отсутствия равенства тяжелой и инертной масс, вызвать поворот крутильных весов, что указало бы на отсутствие равенства инертной Вступительная, статья
37
и «пассивной» гравитационной массы. В отличие от «пассивной» гравитационной массы «активная» гравитационная масса служит источником поля.
Отступление от равенства гравитационной и инертной масс подсказывается некоторыми соображениями квантовой теории поля. Наличие группы преобразований, ведущей к сохранению барионного заряда, приводит к некоторой поправке. Кроме того, согласно нашим соображениям [214], можно ожидать квантовых поправок на расстояниях порядка комптоновской длины волны. Отметим также в этой связи, что поскольку античастицы (позитроны, антипротоны и т. д.), реально не присутствующие в атоме, вносят все же вклад в общую массу и энергию через виртуальные пары, вызванные поляризацией вакуума, то наличие допускавшихся с разных сторон антигравитационных сил (отталкивания) между ними или отрицательной гравитационной массы у поизтрона привело бы к заметной разности инертной и гравитационной масс, в противоречии с результатами Этвеша [150]. Таким образом, опыты Этвеша опровергают гипотезу об аномальных гравитационных свойствах позитрона (Шифф, статья 16 настоящего сборника). Относительно опытов с гравитационными свойствами античастиц см. [147].
Как было указано Бонди (статья И настоящего сборника), общая теория относительности в принципе не запрещает существования отрицательных масс; это дало повод к различным догадкам как в области элементарных частиц, так и в космологии.
Фундаментальной проблемой в области новейших экспериментов по гравитации и общей теории относительности является обнаружение гравитационных волн.
Вебер предложил использовать в качестве детектора гравитационных волн пьезоэлектрический кристалл, соединенный с усилителем. При частоте порядка IO3 гц имеется надежда обнаружить поток энергии ~ 10~4 эрг!см2.сек. Вращение Земли будет модулировать излучение в зависимости от звездного времени.
Использование пьезоэлектрика в качестве излучателя оказывается на много порядков выгоднее использования вращающегося стержня (см. статью 17 настоящего сборника). Наряду с астрономическими земные источники гра- 38
Вступительная статья
витационного излучения (типа больших вращающихся масс) могут быть в принципе использованы для определения скорости распространения гравитации или хотя бы для обнаружения нестатического характера гравитационного поля (В. Брагинский, Д. Иваненко, Г. Рукман, [149]).
Любопытное сравнение гравитационного излучения, обязанного источникам типа взрыва звезд и ядерного взрыва, произвел Шюкинг [25].
Так как в начальной стадии расширения Вселенной могло иметь место интенсивное гравитационное излучение, интересно было бы рассмотреть вопрос о существовании гравитационных волн с длиной волны порядка расстояния между Галактиками. Рассеяние света на подобных искажениях метрики могло бы привести к образованию повторных оптических изображений отдаленных звезд [14]). Не исключено, что плотность энергии гравитационных волн во Вселенной сравнима с плотностью обычной материи или даже превосходит ее [151а]. Заметим, наконец, что новейшие методы позволят выяснить все недоразумения в неубедительных опытах Майораны [151], пытавшегося обнаружить экранировку статического поля тяготения. Томашек [151] не нашел никакой экранировки поля Солнца Луной во время солнечного затмения 1954 г.
Таким образом, применение новейших экспериментальных методов позволило достичь в последнее время важных результатов и вселяет надежду на существенные достижения в недалеком будущем.
§ 8. Проблемы космологии
Начало современной космологии было положено работой Эйнштейна 1917 г., в которой была сделана попытка получить решение уравнений гравитационного поля для всей Вселенной в случае конечной средней плотности материи. При этом был введен космологический член Agliv по некоторой аналогии с членом в уравнении Лапласа — Пуассона, включенным Нейманом (1896 г.) с целью получения конечного потенциала, порождаемого распределением материи с постоянной плотностью в бесконечной Вселенной с эвклидовской метрикой:
