Общая теория относительности и космология - Мак-Витти Г.К.
Скачать (прямая ссылка):
на себя внимание разительное отличие ее от предшествующих теорий, так как
в течение приблизительно 40 лет, которые прошли со времени сформулиро-
вания общей теории относительности Эйнштейна, эта теория была применена к
исследованию только двух задач, которые обе являются астрономическими.
Применение общей теории относительности к исследованию поля тяготения
Солнца привело к объяснению противоречия в ньютоновской теории движения
перигелия планеты Меркурий. Общая теория относительности была применена
также к явлению искривления светового луча в поле тяготения. Позднее, в
30-х годах, появилось второе приложение теории, на этот раз к системе
галактик, рассматриваемых как целое,-так называемая теория расширяющейся
вселенной.
Не считая этих примеров, приложения общей теории относительности
немногочисленны,-обстоятельство, которое, казалось, можно было бы
объяснить исключительными математическими трудностями: исследователи
сочли отдельные задачи математически трудными и, обескураженные, вскоре
свернули с этого пути. Однако вряд ли это является удовлетворительным
объяснением, так как математическая "неприступность" не является
свойством одной только общей теории относительности. Более вескую причину
следует искать в тех отклонениях от прямого пути, которые были вызваны
исследованиями по объединенной полевой теории тяготения и
электромагнетизма, в результате которых теория 1916 г. неоднократно
"вырывалась с корнем" и заменялась теориями родственного характера.
Однако каждый новый вариант даже самими авторами вскоре отбрасывался как
несостоя-
§ 1.1. Классическая, квантовая и релятивистская механика 17
тельный, и снова предпринималась попытка поисков решения из тех же
основных принципов. Коротко говоря, было признано, что концепция поля
играет важную роль и в классической теории тяготения и в классической
электромагнитной теории, и так как четырехмерное пространство-время
теории 1916 г. дает более полную картину поля тяготения, нежели
ньютоновская схема, то в некотором смысле аналогичный аппарат должен был
бы служить для совместного описания этих двух типов полей.
Этот аргумент был весьма веским вплоть до создания квантовой механики и
до происшедшего несколько позже открытия нейтрона. Непрерывность является
неотъемлемой чертой единой теории поля, однако квантовая механика
показывает, что в области атомной физики, где доминирующую роль играют
электрические силы, дискретность является фундаментальной
характеристикой. Уже одно это серьезно предостерегает от использования
методов единой теории поля в атомной физике. Более того, существует
качественное отличие тяготения от электромагнетизма, так как не очевидно,
что можно так изменить свойства вещества, что тело двигалось бы в поле
тяготения, как будто это поле отсутствует. Напротив, тело может быть
сделано электрически нейтральным, и тогда его движение не будет зависеть
от электромагнитного поля. Коль скоро, однако, вещество считается
состоящим только из протонов и электронов, казалось бы следует признать,
что вещество в конечном счете не может избежать влияния электромагнитного
поля. Однако действенность этого аргумента была разрушена после открытия
электрически нейтральной элементарной частицы - нейтрона. Более важным,
вероятно, является то, что ни одна единая теория поля до сих пор не
объяснила ни одного явления и не предложила ни одного существенного
эксперимента.
Правда, в теорию 1916 г., так сказать в собственно общую теорию
относительности, электромагнетизм может быть включен половинчатым
образом, поскольку гравитационный эффект электромагнитной энергии можно
учесть в общей схеме теории. Однако обобщенные уравнения Максвелла лежат
вне системы уравнений поля и должны быть постулированы особо. К тому же
ни одно явление этим способом не было объяснено. Поэтому представляется
более правиль-
2 Г. Мак-Витти
18
Глава I. Введение
ным заключить из практики последних сорока лет, что метод общей теории
относительности не может сказать ничего существенного в области
электромагнетизма, где, судя по всему, подходящим аппаратом является
квантовая механика. Вместо этого общую теорию относительности лучше всего
рассматривать как обобщение (и в то же время как объединение)
ньютоновской теории тяготения и гидродинамики, т. е. как теорию, имеющую
дело с большими количествами вещества, а не как теорию, справедливую для
малых расстояний и способную пролить свет на атомные явления.
§ 1.2. Природа научных законов1)
В какой бы из трех систем механики не лежали интересы читателя, он
неизбежно столкнется с философскими проблемами и должен будет ответить на
такие вопросы: Что является природой научных знаний? Являются ли их
заключения бесспорными и абсолютными фрагментами окончательной истины,
или они являются неизбежно преходящими и исчезающими конструкциями?
Какой-либо ученый, вероятно, полагает, что он ведет свою работу без
рассмотрения философских вопросов такого рода; однако это иллюзия,
