Лоренцев базис и гравитационные эффекты в эйнштейновой теории тягорения - Иваницкая О.С.
Скачать (прямая ссылка):
Все эффекты четвертой группы, как видно из приведенных для них соотношений, выражаются разностями координатных времен. Выше уже подчеркивалось, что временная координата ОТО, как и многие другие ее координаты, не отнесена к лоренцеву базису. Поэтому разность временных координат, по Эйнштейну, не является измеряемой величиной. Она зависит от произвола в выборе системы координат. Эта зависимость обсуждалась многократно (в частности, см. [297]).
61 Эффект задержки может быть выражен в собственном времени (см. п. 13.5). Это можно сделать с самого начала, а можно воспользоваться переводом задержки по координатному времени в задержку по собственному времени наблюдателя, отправляющего и затем принимающего сигнал. Для этого координатную задержку умножают на У—goo/c [19, 23]. Если наблюдатель движется, дополнительно учитывается и влияние скорости на его собственное время. В случае, когда изотропный сигнал в поле Солнца посылает земной наблюдатель («далекий» от Солнца), а х° принадлежит стандартной (шварцшильдовой) системе координат, приближенно можно отождествить задержку, входящую в Ах°ес , с задержкой па собственному времени, отнесенному к единичному вектору Є(0> лоренцева базиса. Глава II
ПРОДОЛЖЕНИЕ СИСТЕМАТИЗАЦИИ ЭФФЕКТОВ ОТО (НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ ПРЕДСКАЗАННЫЕ ЭФФЕКТЫ)
Дайте нам еще пятьдесят лет обширных планетных наблюдений с помощью современных меридианных кругов или сделайте применимыми для наблюдения за звездами новые интерференционные методы, тогда последует и рост точности, ...который и решит вопрос о пригодности новых теорий при соответствующих условиях.
К. ШВАРЦШИЛЬД
ВВЕДЕНИЕ
Пятьдесят лет, о которых на заседании Берлинской академии говорил Шварцшильд *), уже позади. За прошедшее время в области гравитационного эксперимента произошли изменения, о которых не могло быть речи во времена Шварцшильда: проверка ОТО вышла за рамки астрономических планетных наблюдений и частично перешла в земные физические лаборатории; появились новые высокой точности приборы (например, водородные мазерные часы), их стали использовать для проверки ОТО не только в земных лабораториях, но и на самолетах в околоземном пространстве. Построены и быстро совершенствуются космические аппараты и их начинают привлекать для проверки ОТО; появились новые методы гравитационного эксперимента, в том числе и интерференционные, обнаружены новые астрономические объекты, интенсивно изучаемые по их радио-, рентгеновскому и ^-излучениям, с которыми, возможно, связаны не только слабые, но и очень сильные эффекты ОТО и т. д.
Несмотря на столь значительное расширение области гравитационных исследований и чрезвычайно возросшие технические возможности, за прошедшее время к трем опытным под-
*) См. сб. статей А. Зоммерфельда «Пути познания в физике» (М., 1973, с. 141),
63 тверждениям эффектов, предсказанных ОТО, добавилось только одно — четвертое испытание ОТО (опыт Шапиро по измерению времени задержки радиосигнала гравитационным полем). Однако за прошедшие годы, во-первых, последовал очень большой рост точности проверки (уже четырех) критических эффектов ОТО и объема проведенных измерений, как видно из беглых замечаний в главе I и особенно из многочисленных замечаний в монографии [19]. Во-вторых, радикально изменились возможности планирования и подготовки программ новых гравитационных экспериментов, изменилась перспектива.
В литературе многократно подчеркивалось, что четыре классических проверки подтверждают лишь весьма усеченную часть ОТО [2]. Они являются критическими лишь применительно к теории поля Шварцшильда. В нее входит только один гравитирующий параметр (гравитирующая масса), что сильно ограничивает эйнштейново обобщение понятия источника тяготения. Пробные параметры в эту часть ОТО вовсе не входят. При этом, естественно, возникает вопрос: «...Является ли логически полной программа экспериментов (выполненных и планируемых) по ОТО? Иными словами, сколько и какие качественно разные измерения нужно проделать для того, чтобы утверждать, что вся ОТО справедлива» [297, с. 29].
Хотя в ОТО имеются застарелые нерешенные проблемы (энергия, квантование), ее состояние позволяет усиливающимися темпами извлекать из нее новые конкретные предсказания. При чрезвычайно больших трудностях постановки релятивистских гравитационных экспериментов теоретические предсказания многих новых эффектов извлекаются из ОТО сравнительно легко. Поэтому диспропорция между обилием предсказанных ОТО и проверенных опытом гравитационных эффектов растет: «Относительно бурное развитие релятивистской гравитационной теории... привело к аномальному по сравнению с другими областями физики положению: экспериментаторы не могут «справиться» с эффектами, предсказанными, по существу, более 40 лет назад» [298, с. 85]. В связи с этим естествен и вопрос, в какой мере актуально извлекать из ОТО новые предсказания конкретных эффектов, усиливая тем самым уже имеющуюся диспропорцию. Ответ на этот вопрос содержится в следующем замечании: «В настоящее время возможно большое число экспериментов по проверке ОТО. Но большинство из них являются очень дорогими... Вследствие больших затрат очень важно иметь как можно лучшую теоретическую систему для сопоставления величин, измеренных в различных экспериментах и для предложения новых экспериментов, которые могли остаться до этого незамеченными» [19, т. 3, с. 288]. Представляется, что в разработку
