Лоренцев базис и гравитационные эффекты в эйнштейновой теории тягорения - Иваницкая О.С.
Скачать (прямая ссылка):
В угловые скобки берутся комментарии, включенные в выдержки из публикаций (за исключением главы VI).
Комментарии к выбору обозначений, принятых в монографии, даны в п. 12.6. Глава I
систематизация гравитационных эффектов,
предсказываемых ото
(некоторые эффекты, связанные с четырьмя критическими эффектами)
...Гравитационное поле в рамках общей теории относительности в отличие от ньютоновой теории тяготения должно влиять на характер любых физических процессов. Поэтому в принципе должно существовать бесконечное число явлений, по которым можно проверить утверждения общей теории относительности.
к. МЁЛЛЕР
ВВЕДЕНИЕ
Под решающим влиянием специальной теории относительности ньютонова теория тяготения уступила место общей теории относительности Эйнштейна. Эйнштейновы уравнения гравитационного поля, уравнения движения в этом поле, а также связь между ними стали намного сложнее. Поэтому из них вытекает много новых следствий: поправки к решениям ньютоновой теории тяготения, новые частные решения уравнений поля и уравнений движения, содержащие новые параметры, новые ограничения и т. д. Некоторые из частных следствий уравнений ОТО получили более или менее полную физическую интерпретацию и название гравитационных эффектов ОТО.
Долгие годы после основных работ Эйнштейна по общей теории относительности [1] главное внимание уделялось не исследованию вытекающих из нее конкретных эффектов, а ее теоретико-математическим разработкам и обобщению [2]. Новые возможности экспериментальной техники и резкое повышение точности измерений изменили ситуацию. Обсуждение предсказываемых ОТО явлений стало предметом не только специальных обзоров, таких, как [3—8], традиционных конференций [9—11], но и посвященных гравитационным эф-
7 фектам и их экспериментальной проверке специальных симпозиумов [12—15]. Как в статьях, так и в монографиях [16— 19] обсуждается уже не просто опытная проверка конкретных предсказаний теории, но и их связь с отдельными принципами ОТО. Все это стимулирует расширение числа программ гравитационных экспериментов и дальнейшее извлечение конкретных следствий при решении частных задач ОТО. Теперь уже представляет интерес как более подробный анализ четырех подтвержденных эффектов ОТО, так и систематизация многих других предсказанных ею эффектов, несмотря на то что большинство из них не может быть подвергнуто опытной проверке в недалеком будущем.
В систематизирующую сводку отобранных 100 эффектов ОТО включена часть только неквантовых, не связанных с излучением тел и не сугубо космологических эффектов. При их отборе не имела решающего значения количественная сторона эффекта. Учитывались прежде всего новизна, качественное отличие от НТТ. В большинстве случаев даны лишь краткие описания эффектов и только основные уравнения или неравенства, как правило, без вывода. Они приводятся для групп эффектов, а где это труднее — только для отдельных эффектов. Несмотря на принятые ограничения при отборе эффектов, сделанная сводка позволяет иллюстрировать большое разнообразие физических следствий эйнштейновой теории тяготения по сравнению с НТТ. Часть из приведенных соотношений и величин, описывающих эффекты, выходит за рамки метрической формулировки ОТО. Это требует привлечения специальных ее формулировок, относящих величины к лорен-цеву базису (реперу) СТО — единичным векторам е?п в смысле требования цкп = efe-en = diag (—1, 1, 1, 1), что всегда возможно в силу эйнштейнова постулата о локальной справедливости СТО в ОТО. Некоторые из величин, описывающих эффекты, в принципе не отнесены к лоренцеву базису, но, в частности, в определенном приближении отождествляются с отнесенными к ет.
С частью отобранных эффектов можно познакомиться по различным монографиям и пособиям, посвященным общей теории относительности. Однако в них привлекается сравнительно небольшое их число, отдается предпочтение некоторым группам эффектов (чаще всего критическим). С другой частью описанных ниже явлений можно познакомиться по журнальным обзорам. Для них, однако, характерен уклон в сторону отбора эффектов в очередь на экспериментальную проверку в ближайшее время. Поэтому выбор эффектов в этом случае определяется не столько их качественной стороной и характером новизны по сравнению с НТТ, сколько современными техническими возможностями эксперимента. Ha-
8 конец, описание большей части эффектов можно найти только в отдельных статьях.
В первой главе монографии рассмотрим четыре группы эффектов ОТО, повторяя их систематизацию [20], продолженную в работе [21]. Краткая сводка данных обзоров «первой сотни» эффектов ОТО приведена в статье [22]. В монографии по сравнению с работами [20—22] сделаны небольшие изменения.
§ 1. ПАРАМЕТРЫ ГРАВИТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ ОТО
1.1. Уравнения поля и движения как источники эффектов.
Гравитационные эффекты ОТО выявляются при решении частных задач на основе эйнштейновых уравнений тяготения:
уравнений движения и других дополняющих их уравнений — координатных условий, уравнений состояния, общековариант-ных уравнений Максвелла, условий на спин и т. д. [19, 23—26].
