Общая теория относительности

Невозможно в короткой статье изложить общую теорию относительности, в основном математическую теорию, физическим смыслом которой не очень интересовался и сам Эйнштейн, считавший, что задача учёного — только описывать явления, а не объяснять их. Этой неправильной идеологической позицией как Эйнштейна, так и его некоторых последователей объясняются и некоторые неверные выводы, сделанные на основе теории относительности.   

Многие выводы общей теории относительности нашли блестящее подтверждение в опытах и наблюдениях учёных. Так, согласно этой теории, луч света, находясь в сильном поле тяготения, должен искривлять свою траекторию подобно тому, как под действием тяготения Земли искривляется траектория камня, брошенного параллельно её поверхности. Ведь луч света, так же как и камень, обладает массой. Правда, его масса очень мала, а скорость движения очень велика; значит, чтобы обнаружить искривление его траектории, надо иметь очень сильное поле тяготения. Но и такое поле тяготения имеется в природе — это поле тяготения нашего Солнца.   

В 1919 году впервые был поставлен опыт для проверки этого “эффекта Эйнштейна” во время солнечного затмения 29 мая 1919 года были сфотографированы звёзды, находящиеся около Солнца. Этот же участок звёздного неба сфотографировали в другой раз, когда Солнце ушло далеко от него. Снимки наложили, и звёзды на них не совпали друг с другом: могучее притяжение Солнца искривило лучи света, и на первом снимке звёзды оказались как бы сдвинутыми со своих истинных положений. Величина этого смещения, по данным восьми независимых определений, сделанных в 1919—1952 годах с точностью до 12 процентов, совпадает с предсказанной теорией относительности (1",75 у края диска Солнца).   

Общая теория относительности позволила объяснить неправильность в движении перигелия Меркурия, найти причину появления тех 42 лишних угловых секунд смещения, которые так долго смущали астрономов.   

Но можно ли, несмотря на все эти успехи, распространять действие общей теории относительности на всю бесконечную Вселенную?   

Уравнения, полученные создателями общей теории относительности, чрезвычайно сложны. Они относятся к так называемым нелинейным уравнениям, строгого решения которых при произвольных начальных условиях современная математика не знает. Образно говоря, в руках учёных оказалось отличное, очень точно бьющее оружие, владеть прицельными приспособлениями которого они не умели.   

Рис. 1. “Эффект Эйнштейна”, наблюдаемый во время полных солнечных затмений. Слева - искривление лучей звёзд, проходящих около массивного Солнца, справа - кажущееся смещение изображений звёзд (от 1 к 1а и т.д.). Смещение убывает с расстоянием звезды от диска Солнца.

Чтобы применить эти уравнения, найти возможность решать их, приходилось их или очень упрощать или принимать упрощённые начальные условия. В таком виде их и применил Эйнштейн для изучения общих свойств. Продолжая, можно сказать, что с корпуса скорострельного орудия сняли точные оптические прицелы, вспомогательные, корректирующие стрельбу устройства и стали стрелять из него, целясь через дуло.   

Конечно, упрощения коснулись второстепенных и третьестепенных членов этих уравнений, которые, на первый взгляд, не играют принципиальной роли. Так, например, основные уравнения учитывали взаимодействие электромагнитного поля, созданного лучом света, с гравитационными полями тел, находящимися у него на пути. Упрощённые уравнения этого взаимодействия уже не учитывали. Велика ли ошибка, вызванная таким упрощением?   

В земных условиях, в отрезках пространства, соизмеримых с диаметром Земли или даже диаметром земной орбиты, влияние этого взаимодействия ничтожно. Однако при ещё больших расстояниях, проходимых лучом света, энергия этого взаимодействия будет соизмерима с энергией самого светового потока. А значит, будет изменяться и энергия этого потока, и закон изменения энергии луча с расстоянием будет значительно отличаться от того, какой утверждается приблизительными уравнениями.

Какой же из всего этого вывод?   

Вывод тот, что теория тяготения Эйнштейна в том виде, в котором сегодня математика позволяет её применять, значительно точнее классической теории Ньютона. С её помощью можно исследовать значительно большую часть пространства Вселенной, чем с помощью классической теории, но претендовать на право быть приложенной ко всей бесконечной Вселенной она не может. Ведь она, так же как и теория Ньютона, без специальных поправок не может, в частности, объяснить парадокс Зеелигера.   

Date: 2015-05-18; view: 515; Нарушение авторских прав