Общая теория относительности и гравитационные волны - Вебер Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Гравитационное поле на больших расстояниях от ист очника может меняться особыми широко различающимися способами, не вызывая, тем пе менее, излучения; это обстоятельство наводит па интереснейший вопрос. Ни одно из таких изменений не может начаться или кончиться без появления излучения. Какие же типы движения источников могут быть причиной подобных изменений, пе вызывающих излучения? Современные методы дают весьма мало указаний, однако каждое из двух следующих противоречащих друг другу рассуждений по-своему убедительно.
Согласно одному из них, отсутствие излучения, несмотря на движение источника, обусловлено отсутствием ускорения частиц, составляющих источник. Это согласуется как с соображениями электромагнитного излучения, так и с выводами первого порядка одного из приближенных методов, IlO пи один пз этих аргументов пе является решающим. Противоположное рассуждение подчеркивает, что отсутствие ускорения в теории гравитации пе существенно, так как здесь естественные орбиты частиц — это пе пути пеускорепного движения, а траектории свободного падения иод влиянием гравитации.
С этой точки зрения источником неизлучающпх изменений, по-видимому, является пылевое облако, так как в нем каждая частица движется свободно. I Io если пылевое облако пе излучает, то представляется неправдоподобным, чтобы могло излучать пассивное твердое тело; в противоположность этому бомба замедленного действия, являющаяся моделью излучателя, в высшей степени активна, ll.ni, с более математической точки зрения, соотношение, связывающее давление и плотность, не зависит от времени п пылевом облаке пли в упругом твердом теле, по зависит о г времени в бомбе
17 Дж Вобі-Р ь
Пополнение Il Г. Бонди
замедленного действия. Если в какой-либо форме имеет место внутреннее трение— псплеальнай упругость, вязкость и т. д., то это соотношение зависит от направления времени, и происходящие процессы будут необратимыми. Поэтому большую привлекательность приобретает предположение, что один лишь обратимые изменения источников поля па больших расстояниях порождают важный класс полей, зависящих от времени, но пе являющихся нолями излучения. Однако до сих пор эта догадка совершенно недоказана. Іїслн это правильно, то Вселенная содержит значительно меньше гравитационного излучения, чем могло бы быть в противном случае. Солнечная система излучала бы около одного киловатта энергии на гравитационных волнах, порожденных всеми ускорениями, и лишь доли милливатта, если бы к излучению вели только необратимые процессы, такие, как трепне морских приливов. Рассмотренный вопрос чрезвычайно увлекателен, по, по-видимому, пе существует простою пути найти па пего ответ.
І Іакоиец, можно коротко остановиться на другой нерешенной проблеме, проблеме применимости принципа Гюйгенса к гравитационным волнам. Все уравнения волнового типа запрещают передачу любого возмущения со скоростью, превосходящей характеристическую, по только некоторые из них требуют, чтобы нее возмущения обязательно распространялись именно с этой скоростью. Так, обычное уравнение звуковых ноли малой амплитуды показывает, что в случае сферических и плоских звуковых волн все возмущение распространяется со скоростью звука; например, после прохождения короткого импульса среда снова целиком покоится. Однако в случае цилиндрических звуковых воли, в то время как частицы перед фронтом волны покоятся, за фронтом существует возмущение, так как чгегь энергии движется со скоростями, меньшими скорости звука. Таким образом, принцип Гюйгенса, согласно которому все возмущение распространяется с характеристической скоростью, выполняется для плоской и сферической звуковых воли, по пе выполняется для цилиндрической. В случае гравитационных волн известно, что принцип Гюйгенса применим к плоским волнам и не применим к цилиндрическим, но физически наиболее важный случай сферических волн (излучепие изолированной системы) по чисто математическим причинам совершенно неясен. Решение этой I'ривитационньш волны
259
проблемы прольет свет на много других неясностей в рассматриваемом вопросе.
Мы еще довольно далеки от действительного понимания гравитационных волн и еще дальше от их квантования; по некоторый прогресс достигнут и мы, таким образом, уже ближе к возможности доказать полное единство физики.
литература
1. Einstein A., „Meaning of Relativity", 3th ed., Princeton, 1950.
2. Einstein A., „Principle of Relativity", 5th ed., London, 1954.
3. Russel В., „A. B.C. of Relativity", London, 1958.
4. Coulson C. A., „Waves", 7tli ed., Edinburgh, 1955.
5. Ландау Л. Д., Py мер Г. Б., „Что такое относительность",
M., 1959.
17* Именной указатель
Андерсон (Anderson J. L.) 227 Араки (Лгакі Н.) 143, 155 Ариоіііітт (Arnowitt К.) 216, 227, 228
Баргмап (Bargmann V.) 211 Ііелннфанте (Belinfanlc F.) 82 Бель (Bel L.) 115, 116 Бельтраи-Лопес (Beltran-Lopez)' 107, 227
Пеииофф (Benjoff Н.) 232, 235 Бергманн (Bergmann P. G.)113,
115, 116, 155, 188, 223, 227 Боі'і.ть (Boyl) 90 ІЗонди (Bondi Н.) 28, 29, 35, 136,
