Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
3. «Инертность некоторого тела должна возрасти, если
поблизости от него сконцентрируются тяжелые массы».
Эйнштейн, по-видимому, ошибался, полагая, что в его общей теории относительности имеет место этот эффект. Форма уравнений, на основе которых Эйнштейн [5] демонстрировал этот эффект, связана с определенной системой координат, так что эффект был попросту координатным— возникающим лишь в определенной системе координат. Такой выбор является произвольным, а в лаборатории не должно наблюдаться заметных эффектов, вызванных концентрированием вещества вокруг этой лаборатории, если распределение вещества сферически симметрично. Утверждение Эйнштейна относительно этого эффекта критически рассмотрено Брэнсом [7].
Итак, в общей теории относительности представлены 1-й и 2-й эффекты, но не представлен 3-й. Мы обнаружим
Многоликий Max
225
и другие подтверждения глубокого влияния идей Маха на взгляды Эйнштейна на гравитацию. Принцип Маха проходит красной нитью по всей общей теории относительности.
С другой стороны, мне хотелось бы противопоставить приведенным выше допотопным рассуждениям епископа Беркли о смысле относительности цитату из современной книги Синга «Общая теория относительности» [8]. Синг пишет в предисловии:
«Я многим обязан хорошо известным книгам Паули, Эддингтона, Толмена, Бергмана, Мёллера и Лишнеровица, однако геометрический способ рассмотрения пространства — времени восходит непосредственно к Минковскому. Он протестовал против употребления слова «относительность» в применении к теории, основанной на «абсолютном» (пространство— время), и я уверен, что если бы он дожил до создания общей теории относительности, то повторил бы свой протест даже в более сильных выражениях. Однако нам незачем беспокоиться по поводу названия, ибо слово «относительность» означает теперь прежде всего теорию Эйнштейна и лишь во вторую очередь ту туманную философию, которая, может быть, первоначально применила это слово. Именно затем, чтобы поддержать взгляды Минковского на принцип относительности, я, как видно, становлюсь на трудный путь миссионера. Когда во время дискуссий о релятивизме я пытаюсь сделать вещи более ясными с помощью пространственно-временной схемы, другие участники дискуссии смотрят на это с вежливой отрешенностью и после паузы смущения, словно они были свидетелями детской бестактности, возобновляют спор, опираясь на свои собственные понятия».
Отвергнув таким образом относительность Маха и Беркли, он не останавливается на этом и отбрасывает также другой широко известный принцип теории тяготения:
«Принцип эквивалентности выполнил важные обязанности повивальной бабки при рождении общей теории относительности, но, как заметил Эйнштейн, младенец никогда не вырос бы из пеленок, если бы не идея Минковского. Я предлагаю похоронить повивальную бабку с соответствующими почестями и посмотреть прямо в лицо фактам абсолютного пространства — времени».
В этой самой новейшей точке зрения выдающегося специалиста по теории относительности мы возвращаемся к тому взгляду, что наше пространство — время
15 Зак. 1740
226
Глава 7
абсолютно. С точки зрения Синга, общая теория относительности описывает геометрию абсолютного пространства. По Сингу, можно абсолютным образом измерить некоторые характеристики этого пространства. Существуют характеризующие это пространство инвариантные кри-вйзны, причем эти инварианты в принципе поддаются измерению. Бергман отметил, что определение этих инвариантов во всем пространстве приводит в некотором смысле к перенумерации точек пространства с помощью инвариантных параметров, не зависящих от выбора системы координат. Ho это представления об абсолютном пространстве, и мы возвращаемся, таким образом, к старому понятию абсолютного пространства. Главное различие между нашим абсолютным пространством и ньютоновским пространством состоит в том, что первое является четырехмерным и римановым и что нам не нужно заполнять его какой-нибудь средой. Кроме того, геометрические свойства пространства зависят от находящейся в нем материи.
Упрощенная модель Сиамы, служащая для истолкования принципа Маха
Приведенные выше цитаты иллюстрируют крайний разброд во взглядах специалистов, включая и титанов мысли прошлого. Потому-то я и назвал эту лекцию «Многоликий Мах». То лицо Маха, которое я обрисую в первую очередь, соответствует взгляду Сиамы [9]. Это в высшей степени упрощенная картина, представляющая гравитацию как род векторного взаимодействия. Подобного рода теории предлагались и другими; недавно с аналогичной теорией тензорного взаимодействия выступил Вайскопф.
Представим себе Солнце и падающее на него ничтожно малое пробное тело (фиг. 7.1). Мы рассмотрим эту систему во Вселенной, в которой на больших расстояниях имеются большие количества вещества. Подходя к движению чисто релятивистски, мы могли бы высказать два полностью равноценных физических утверждения: данное тело падает на Солнце или тело по-
Многоликий Max
227
коится, а Солнце падает на него. Если Солнце падает на тело, то можно предположить, что падает (иначе говоря, подвергается ускорению) все вещество, расположенное на больших расстояних. Это просто релятивистское преобразование, и оба утверждения эквивалентны. Все сказанное мы можем выразить иначе.
