Астрофизика, кванты и теория относительности - Каррелли А.
Скачать (прямая ссылка):
Следует также отметить, что область применимости старых теорий все еще включает в себя большую часть нашего опыта. Теория относительности показала нам ограниченность этой области, однако вполне естественно, что эта теория также должна иметь ограниченную область применимости. Можно ожидать, что в макроскопическом ^шре отклонения от теории Эйнштейна будут иметь место в случае «сильных» гравитационных полей, а в физике микромира все еще подлежит выяснению вопрос, как примирить идеи квантовой теории с принципами теории относительности.
Подлинная революцйя, вызванная трудами Эйнштейна, про^ изошла в сознании физиков и философов. Она изменила весь наш образ мышления и показала или напомнила нам, что все понятия, какими бы очевидными они ни казались, представляют собой мысленные конструкции, которые приспособлены к описанию заданной совокупности явлений, и что может оказаться необходимым отказаться от них или обобщить их в свете новых открытий.
з
Необходима ли «общая относительность» для эйнштейновской теории гравитации?
Г. Бонди*)
1. Различные взгляды на основы теории
Основания физической теории редко являются популярным объектом исследования. Если теория выглядит не столь уж неприемлемой и ее приложения весьма успешны, то интерес к ее логическому базису мал. Так, критика Беркли динамики Ньютона в свое время практически не оказала какого-либо воздействия, и даже ее воскрешение и усиление Махом двумя столетиями позднее оказало лишь незначительное влияние. Логика теории Максвелла не исследовалась и стала вызывать восхищение своей самосогласованностью лишь через очень большой промежуток времени. С другой стороны, квантовая механика показалась настолько странной, а ее успех настолько необъяснимым, что она привлекла внимание философов (возможно, чрезмерное) сразу же после ее возникновения.
Общая теория относительности имеет в этом и в ряде других отношений особую историю. Философские интересы Эйнштейна наложили глубокий отпечаток на его изложение теории. Его потрясающая личность и огромный престиж сделали для большинства первых его последователей нежелательным вступление с ним в дебаты относительно не совсем ясных для них философских оснований теории, когда предстояло еще так много сделать по изучению следствий теории, возможных ее обобщений и математической структуры. Как ни странно, те немногие ученые, которые считали ее основы достойными изучения и пытались сочетать свой анализ с дальнейшим развитием теории (это делали почти все последователи Эйнштейна), потерпели в этом неудачу. (Здесь я имею в виду таких ученых, как Эддингтон, Милн и Фок.) Таким образом, этому вопросу по сей день уделяется недостаточно внимания2).
2. Гравитационные наблюдаемые
С современных позиций увлечение Эйнштейна понятием «общая относительность» кажется удивительным. В начале
!) Н. Bondi, министерство обороны, Лондон.
2) Это утверждение автора неточно. Детальному анализу оснований теории относительности посвящено большое число работ (см., например, работу [1—4] и цитированную там литературу). — Прим. первв.
3. Необходима ли «общая относительность*
43
своей работы, особенно при создании специальной теории относительности, Эйнштейн был прежде всего критиком того, что выходило за рамки точной интерпретации известных физических данных. Его утверждение, что время не является идеальным понятием, но есть нечто входящее в физические измерения посредством уравнений Максвелла и преобразований Лоренца; его уверенность, что дискретная природа фотоэлектрического эффекта требует дискретности теории: его требование полной физической эквивалентности инерциальных наблюдателей — все это свидетельствует о его сосредоточенности на физике явления при ограничении математического аппарата лишь до необходимых рамок. (Или, быть может, необходимого зла?)
Однако вскоре он увлекся чисто математической химерой общей относительности — концепцией, которой он усиленно старался приписать какой-нибудь физический смысл. (Чтобы успокоить читателей, которые рассматривают мою позицию как кощунственную, я должен заметить, что спустя 70 лет, разумеется, можно восхищаться эйнштейновской теорией гравитации и принимать ее, отвергая в то же время его путь к ней, каким бы полезным эвристически не считал его сам Эйнштейн.) Что ускоренные наблюдатели физически неэквивалентны, совершенно очевидно; так почему же должен кто бы то ни было, а тем более величайший из физиков-теоретиков видеть какую-то ценность в требовании их математической эквивалентности?
Над каждым физическим воззрением доминирует современная ему техника. Так, нам трудно мысленно вернуться в первые годы нашего столетия, задолго до того, как полеты на самолетах стали обычным делом, когда само представление о наблюдении за астронавтом в состоянии невесомости было цевероятным. Эйнштейновские длинные поезда и его лифты совсем не являются образами, которые всякий может представить или должен использовать при рассмотрении (хотя интересно отметить, как много популяризаторов до сих пор рабски следуют за воображением Эйнштейна). Наши критические позиции усилились под влиянием квантовой механики, которая заставляет современного физика инстинктивно искать наблюдаемые— термин, который не только не был еще введен 70 лет назад, но необходимость в котором и позже не для всех казалась очевидной (исключая, возможно, Эйнштейна — его релятивистский анализ времени предвещал появление таких взглядов).
