Общая теория относительности и гравитационные волны - Вебер Дж.
Скачать (прямая ссылка):
215
жения приемников. Количество испускаемой энергии совершенно не зависит' от того, включают люди спои приемники или пет. Это удивительное свойство радиации в ряде отношений даже трудно попять, ибо что же происходит с испущенной энергией? Похоже па то, что она поглощается пространством па больших расстояниях. Существуют веские причины полагать, что вся система функционирует только потому, что все излучение полностью поглощается (пусть на ¦очень больших расстояниях) и, более того, что это тесно связано со строением нашей Вселенной, которая расширяется. Следовательно, здесь могут быть установлены две существенные характеристики воли, именно что энергия испускается независимо от существования и расположения приемников и что волны могут перепоснті. информацию.
3. Гравитация
Гравитация отличается от всех других видов сил тем свойством, открытым Галилеем, что все тела падают с одинаковым ускорением. Гравитационная сила пропорциональна массе тела, так что ускорение тела пе зависит от массы. Все значение этого замечательного факта мы обсудим немного позже, здесь же можно сказать, что когда Ньютон формулировал свою теорию іранитацнн, он просто принял за аксиому, что гравитационная сила, действующая па тело, пропорциональна массе. Волсе того, он принял консервативный характер гравитационных сил и закон обратной пропорциональности силы квадрату расстояния. Наконец, он допустил, что свойство материи порождать гравитацию, быть источником гравитационного поля, также заключается в его массе, — результат, безусловно, следующий из его третьего закона о действии и противодействии. На базе этой ньютоновской формулировки гравитационной теории было сделано огромное количество работ. Солнечная система дала широкое поле приложений для применения ньютоновской теории гравитации и для проверки ее и мельчайших деталях в течение больших периодов времени.
Шестьдесят лет назад можно было утверждать, что ньютоновская теория гравитации является наиболее разумной и твердо установленной во всей физике. Затем совершенно неожиданно была выдвинута новая теория гравитации, общая 246
Дополнение Il Г. Боной
теория относительности Эйнштейна, и пера в абсолютную справедливость теории Ньютона после незначительного сопротивления рухнула. Как же случилось, что столь хорошо обоснованная теория была отброшена и заменена другой, самая большая заслуга которой заключалась в том, что она дала те же результаты, что и прежняя? Немногочисленные и незначительные пункты, в которых эти теории расходились, были даже не особенно твердо установлены экспериментально, и все-таки основная концепция теории Ньютона была сочтена безн д жпо несостоятельной, її современные работы базирую і сії именно на общей теории относительности.
Существуют две причины этою заката ньютоновской картины мира, первая из которых лежит просто в специальной теории относительности. Выше уже было показано, как основные понятия оптики и электромагнитной теории вынудили нас отказаться от ньютоновской идеи о едином равномерно текущем времени и трехмерном пространстве и заменить ее идеей четырехмерного пространства — времени.
Ньютоновская гравитация не приспособлена к четырехмерному пространству — времени; она не имеет соответствующей алгебраической структуры. Это ие было ясно раньше просто вследствие того, что все наши знания о гравитации получены из наблюдений довольно медленно движущихся тел, а для таких тел почти не существует разницы между пространством и временем Ньютона, с одной стороны, и ирострапс том-¦-временем специальной теории относительности—с д >yi ой. Тем не менее полное признание специальной теории относительности само по себе утверждает тот факт, что теория Ньютона ие соответствует рамкам современной физики и, следовательно, должна быть отброшена. Выбор теперь сильно ограничен, ибо число простых релятивистских теорий мало; на этой стадии впервые возникают предположения о существовании гравитационных волн. .Мы видели, как простые законы электростатики, в том числе и закон обратной пропорциональности силы квадрату расстояния, неизбежно приводят в рамках пространства - - времени специальной теории относительности к понятию электромагнитных волн. Стоит только решить, что і равитапионная теория также должна быть релятивистской, как возникнет предположение, что здесь события должны развиваться аналогичным образом, т. е. коль скоро статическое і равитациоииое поле правильно описывается Гравитационные волны 'IAl
законом обратной пропорциональности силы кпадрату расстояния, гравитационное поле быстро движущихся тел должно даті, начало гравитационным нолпам.
Вторая причина для отказа от ньютоновской теории •— принцип Галилеи-- помогает определит!., какая из нескольких возможных релятивистских теорий гравитации должна быть принята. В теории Ньютона тот факт, что гравитационная сила пропорциональна массе тела, на которое она действует, имеет не большее значение, чем, скажем, тот факт, что электростатическая сила пропорциональна заряду подвергающегося воздействию тела. Однако эта видимая ассоциация массы с гравитационным полем довольно поверхностна.
