Гравитация Том 3 - Мизнер Ч.
Скачать (прямая ссылка):
Дикке [277], пользуясь своей системой для анализа проверок гравитационных теорий (§ 38.2), показал, что некоторые нулевые эксперименты накладывают сильные ограничения на неизвестные непосредственно воздействующие на вещество поля указанного типа.
Одним из таких экспериментов является эксперимент Хьюза — Древера [328, 329]. Его можно представить себе как поиск симметричного тензорного поля второго ранга haр, создающего малые отклонения траекторий пробных тел от геодезических в метрике gaP. За исключением случая, когда эксперименты проводятся в такой области пространства-времени, где Ziap представляет собой константу, умноженную на gaP (простое изменение масштаба всех длин и всех промежутков времени па постоянный множитель), это тензорное поле должно создавать анизотропии в свой-
§ 38.7. Проверки существования неизвестных полей 307
2
ствах пространства-времени, которые в свою очередь вызывают анизотропии инертной массы нуклона, а последние приводят к относительному смещению в атомном ядре вырожденных энергетических уровней с различными магнитпыми квантовыми числами.
Эксперимент Хьюза — Древера налагает сильные ограничения на подобные смещения и тем самым на возможное тензорное поле ha р. Цитируем Дикке ([277], стр. 186): «Если имеются два [тензорных] поля, причем одно из них сильно анизотропно в системе координат, выбранной так, чтобы второе поле было изотропным, то сила [непосредственного] взаимодействия вещества с первым полем должна быть на множитель порядка IO-22 меньше, чем для второго поля... [Кроме того], на Земле, движущейся с постоянно меняющейся скоростью, анизотропия ожидалась бы с некоторой периодичностью.» Таким образом, исходя из эксперимента Хьюза — Древера, мы делаем вывод, что нет ни малейших данных в в пользу существования второго тензорного поля. Более подробно см. в работе [330].
Другая серия экспериментов, называемых экспериментами 2) эксперименты по смещению относительно эфира, накладывает сильные огра- ™иосиЄт«?ьно° НИЧЄНИЯ на любые неизвестные векторные ПОЛЯ, медленно убы- эфира вающие с расстоянием и непосредственно взаимодействующие с массой-энергией. Можно представить себе подобное поле космологического происхождения. Естественно ожидать, что космологическое векторное поле имеет то же направление, что и A-скорость «космологической жидкости» и (тождественное временному направлению е0 системы отсчета, в которой космическое микроволновое излучение изотропно). Тогда в любой другой системе отсчета 4-вектор нового поля будет иметь пространственные компоненты. В принципе наблюдатель мог бы воспользоваться ими, чтобы определить направление своего движения и скорость относительно средней системы покоя Вселенной. Эксперименты по смещению относительно эфира пытаются найти эффекты, вызываемые таким полем.
Например, в эксперименте Тернера и Хилла [331] делается попытка найти зависимость скорости хода часов от такого векторного поля путем исследования поперечного доплеровского сдвига как функции направления на излучатель, расположенный на ободе центрифуги, в центре которой находится приемник (фиг. 38.3). Если такой эффект существует, то наиболее естественно ожидать, что он имеет вид
скорость хода часов, движущихся относительно Вселенной CO скоростью P
скорость хода часов, покоящихся относительно Вселенной
где у — малая постоянная. Часы в центре центрифуги имеют скорость P = M = иех, а часы на ободе P = и + v (ех. cos at +
20*
308
38. Проверка основ теории относительности
ФИГ. 38.3.
Эксперимент Тернера и Хилла [331], в котором ищется зависимость темпа хода часов (источника Co67, расположенного около обода центрифуги) от скорости относительно удаленного вещества Вселенной, или, на рабочем языке, относительно «нового локального поля», описываемого 4-вектором. Гамма-лучи от Co67 с энергией 14,4 кэВ уже испытывают доплеровское смещение второго порядка, составляющее 1,3-IO-13. Ищется дополнительный СДВИГ YP21 где P = и 4- V (ех cos tof + еу sin at) — скорость относительно системы отсчета, в которой скалярное поле является чисто времениподобным. Пропускание гамма-лучей через поглотитель из Fe67 будет падать по линейному закону с любым подобным дополнительным сдвигом, и будет замечено как падение скорости отсчета в кристалле NaI. Источник расположен на расстоянии 10 см от оси вращения; скорость центрифуги 15 ООО об/мин. Значение у, полученное из этого эксперимента, равно (I + 4)-10-5.
jT е у sin bat). Таким образом, сдвиг между ободом и диском должен меняться с положением как
АХ/Х=—Av/V=—2yuv cos &>? -j- обычный поперечный сдвиг.
Данные Тернера и Хилла, которые использовали эффект Mecc-бауэра, показывают, что
Y< 4.10-5. (38.18)
Следовательно, если космологическое векторное поле существует, то его непосредственное взаимодействие с веществом мало.
Эти эксперименты более подробно описаны в работе [277], где даются ссылки на другие подобные эксперименты.
39. ДРУГИЕ ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ И ПОСТНЬЮТОНОВСКОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ
1
§ 39.1. ДРУГИЕ ТЕОРИИ
