Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Мизнер Ч. -> "Гравитация Том 3" -> 116

Гравитация Том 3 - Мизнер Ч.

Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация Том 3 — М.: Мир, 1977. — 512 c.
Скачать (прямая ссылка): gravitaciyatom31977.djvu
Предыдущая << 1 .. 110 111 112 113 114 115 < 116 > 117 118 119 120 121 122 .. 210 >> Следующая


(1967 г., Дикке и Голденберг [304])
§ 38.4. Проверки существования метрика 295

«[Вселенная должна] иметь достаточный возраст, чтобы в ней существовали элементы тяжелее водорода. Хорошо известно, что для создания самих физиков необходим углерод».

(1961 г. [305])

«Вопрос о постоянстве подобных безразмерных чисел должен решаться не определениями, а измерениями».

(1961 г. Бранс и Дикке [288])

«Геофизические данные приводят к верхнему пределу 3 -10~13 в год для скорости относительного изменения постоянной тонкой структуры».

(1962 г., Дикке и Пибле [306])

§ 38.4. ПРОВЕРКИ СУЩЕСТВОВАНИЯ МЕТРИКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ II ВРЕМЕНИ, А ТАКЖЕ КИНЕМАТИКУ ЧАСТИЦ

Специальная и общая теории относительности, а также все другие метрические теории гравитации предполагают существование метрического поля и предсказывают, что это поле определяет ход атомных часов и длины лабораторных стержней посредством хорошо знакомого соотношения —dx2 = ds2 = gaf}dxadx^.

Экспериментальным подтверждениям существования метрики мы обязаны главным образом физике элементарных частиц. Они разделяются на два типа: во-первых, эксперименты, в которых интервалы времени измеряются непосредственно, например измерения .увеличения времени распада нестабильных частиц *); во-вторых, эксперименты, обнаруживающие фундаментальную роль, которую играет группа Лоренца в кинематике частиц и в других разделах физики элементарных частиц2). Полный отказ от метрического тензора лишил бы нас адекватной теоретической основы для интерпретации подобных экспериментов.

Рассмотрим теперь, что же именно говорят нам о метрическом тензоре g эксперименты в области физики элементарных частиц и о чем они умалчивают.

Во-первых, эти эксперименты не гарантируют существования глобальных лоренцевых систем, т. е. систем координат, охватывающих все пространство-время, в которых gap = т|ар. Однако они действительно наводят на мысль о том, что в каждом собы-

Э ксперимен таль-ные подтверждения существования метрики

Эксперименты с частицами не гарантируют существования глобальных лоренцевых систем отсчета

1J Проверка с точностью до 2% увеличения времени в случае мюонов с (I — v2)~1^2 ~ 12 в накопительном кольце выполнена в работе [307]. Более ранние эксперименты по увеличению времени см. в работах [308—310].

2) Лоренцева инвариантность, спин и статистика, ГСР-теорема и соответствующие эксперименты рассматриваются в книге Лихтенберга [311], стр. 18.
2

296 38. Проверка основ теории относительности

Эксперименты с частицами приводят к выводу о том, что собственное время не зависит от ускорения

ТИИ її3 существуют ортонормированные системы С Є ' (3і) -Єр (j?5) = = т|ар, которые связаны друг с другом преобразованиями Лоренца. Эти ортонормированные системы позволяют определить внутреннее произведение любых двух векторов в заданном событии, и, таким образом, они определяют метрическое поле.

Во-вторых, эксперименты с элементарными частицами не гарантируют, что свободно падающие частицы движутся вдоль геодезических метрического поля, т. е. вдоль прямых линий в локально лоренцевых системах. [Здесь, в § 38.4 и 38.5, выражение «локально лоренцева система» означает: нормальная система координат в событии <9\ в которой gap (З3) = Ticcp и ga0' v (Sfi) = 0. Термина «инерциальная система» мы избегаем, поскольку пока еще не делается никаких утверждений о движении пробных тел.] В частности, из экспериментов с элементарными частицами нельзя узнать, являются ли локально лоренцевы лабораторные системы свободно падающими (так что они летят в направлении от центра Земли и затем падают обратно с ньютоновским ускорением g — = 980 см/с2), или они все время покоятся относительно стен лаборатории, или же они испытывают движение какого-то иного типа. Все, в чем мы может быть уверены, сводится к следующему: метрика определяет характер пространственно-временных интервалов (dx2 = —g^vdxv dxv), которые измеряются атомными часами, и поэтому различные локально лоренцевы лабораторные системы движутся с постоянной скоростью одна относительно другой (они связаны друг с другом преобразованиями Лоренца); наконец, электрические и магнитные поля, а также энергии и импульсы частиц, испытывают преобразования Лоренца при переходе от одной локально лоренцевой системы к другой.

В-третъих, эксперименты с элементарными частицами действительно приводят к мысли о том, что времена, измеряемые атомными часами, зависят лишь от скорости, но не от ускорения. Измеряемый квадрат интервала равен ds2 = ga$dxa dx$ независимо от ускорения (пока ускорение не станет настолько большим, что повлияет на структуру самих часов; см. § 16.4 и дополнение 16.3). Эквивалентно этому, но более физично утверждение, что интервал времени, измеренный часами, движущимися со скоростью і/ относительно лоренцевой системы, равен

dx = (— т]ар dxa dxP)1/2 = [I — (Vх)2 — (vv)2 — (ir)2]1''2 dt (38.1)

независимо от ускорения часов dWdf2. Если бы это было не так. то частицы, движущиеся по круговым орбитам в сильных магнитных полях, обнаруживали бы иные, чем у свободно движущихся частиц, скорости распада, чего на самом деле не происходит [307] !).
Предыдущая << 1 .. 110 111 112 113 114 115 < 116 > 117 118 119 120 121 122 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed