Общая теория относительности и гравитационные волны - Вебер Дж.
Скачать (прямая ссылка):
стонала фактам, тогда как общая теория относительности дала точный результат. Два других расхождения связаны с вопросами распространения света. Одно из них можно усмотреть, исходя пз самых фундаментальных принципов, но трудно наблюдать экспериментально, хотя совсем недавно это и удалось '). Другое расхождение касается действия гравитации иа световой луч, и здесь результаты наблюдения вновь прекрасно согласуются с теорией относительности, которая предсказывает этот очень слабый эффект.
Подводя итоги, скажем, что мы вынуждены отвергнуть ньютоновскую іравнтацню ввиду ее перелятивистского характера. При поп1>ггке сформулировать релятивистскую теорию гравитации мы лицом к лицу сталкиваемся с необходимостью учитывать факт одинаково быстрого падения всех тел, что затем приводит почти неизбежно к теории Эйнштейна. С экспериментальной точки зрения эта теория идет дальше ньютоновской, хотя и не особенно далеко. Однако суть вышеизложенного заключается в том, что мы вынуждены принять общую теорию относительности скорее иа основании выводов, вытекающих из других областей физики, чем исходя пз ее согласия с небольшим числом экспериментальных наблюдений как раз в тех деталях, где имеются расхождения между теориями Пыотопа и Эйнштейна. Ilac приводит к повой теории принцип единства физики, который требует, чтобы гравитация, с одной стороны, и электромагнетизм и оптика — с другой, не принадлежали к разным типам пространства времени.
4. Квантовая теория
.Мы здесь лишь кратко остановимся па тех важных успехах, которые были достигнуты за последние пять— десять лет н понимании структуры атомов и ядер, а также поведения впутриатомних частиц. Хорошо известно, что область физики, трактующая эти вопросы, значительно отличается от физики больших (макроскопических) тел, ибо в принципе здесь уже нельзя более пренебрегать влиянием прибора наблюдения иа наблюдаемый объект.
') Имеются в виду опыты Пауида и Крэншоу но сдвигу частот ¦f-лучен в ноле тяготения. — Прим. ред. Гривитационныс полны
251
Имея дело с самими маленькими физическими объектами, нельзя прибегнуть к орудиям исследования, более топким, чем сами обьекты. Это вводит неопределенности н неточности, которые формулирует и описывает квантовая теория. Первым шагом этой теории было квантование механики (квантовая механика), а первое применение она пашла при анализе движения электрона в поле заряженного ядра. Это поле является электромагнитным, по эффекты его заметны только как электростатические. Согласно фундаментальным положениям квантовой теории, само электростатическое поле ие нуждается в квантовании главным образом потому, что оно неспособно передавать информацию; оно рассматривается просто как облако, окружающее центральное ядро. IIa этой ранней стадии развития теории рассматривалась неопределенность, возникающая из ограничения наблюдаемости при воздействии сил па тела. Только при рассмотрении реакций тел на воздействие известных сил учитывалась неопределенность, обусловленная ограничениями возможностей наблюдения.
Квантовая механика в самом строгом смысле слова достаточна для описания основных особенностей атомных структур, так как рассматриваемое в этом случае иоле является электростатическим, подчиняющимся закону обратной пропорциональности квадрату расстояния, и не нуждается в квантовании. Квантование было принято только позднее в случае поля электромагнитного излучения, где оно привело к серьезным усложнениям и трудностям, которые не были преодолены вплоть до самого недавнего времени.
6. Гравитационные волиы
Тот факт, что существует предел точности, который невозможно преодолеть при одновременном определении положения и импульса частицы, представляет собой фундаментальное требование квантовой теории. Гравитационное поле, создаваемое некоторым телом, становится заметным, только когда масса тела очень велика. С другой стороны, гравитационные эффекты аддитивны, т. е. половина массы вызывает половину гравитационного эффекта целой массы.
Гели последовательно применять это правило (а доказательств, что этого нельзя делать, ие существует), то 252
должны существовать гравитационные ноля, обусловленные даже ішутриатомпими частицами, такими, как протон, нейтрон или даже электрон. Конечно, эти гравитационные ноля невероятно слабы, ибо малі,і массы частиц, и они целиком перекрываются электрическими нолями, которые гораздо силі,нее (примерно в 10:,(J раз). Тем пе менее, если в принципе невозможно одновременно измерить положение и импульс частицы, должно быть также невозможно найти эти величины даже с помощью фактически точного измерения гравитационного поля. Гравитационное поле, следовательно, также должно быть прокваптовапо для согласования с остальной физикой. Б этом требовании вновь проявляется принцип единства физики, хотя, поскольку дело касается реального измерения, мы, конечно, очень далеки от возможности проверить необходимость квантования. Логически это, тем пе менее, никак пе отражается па необходимости квантования гравитационного ноля, которое следует осуществить, чтобы гарантировать применимость одних и тех же ограничений возможности наблюдения мельчайших частиц как в случае гравитационных, так и в случае всех других экспериментов. Однако необходимость в выполнении этой трудной операции отпадает, если гравитационное поле представляет собой лишь облако вокруг частицы.
