Э.Ф. Тейлор, Дж.А. Уилер - Физика пространства-времени (1120533), страница 63
Текст из файла (страница 63)
«Ньютои сам луч»пе впал слабые места своих умствеппыт построеппй, чем поколеиия, наследовавшие ему. Это восхищало меля всегда». »Только гелий Римана, одипокий и пепостижпмый. уже в середипе прошлого века достиг пегого поиимвкпя про травства. и это была коллекция прострекотав. лишепного»кесткогти, способяость которого участвовать в физическцх явлениях была признака возможной». »Все этк попытки происходплп из веры в то, что сущее долило обладать вполне гармоничной структурой. Сегодпя мы имеем менее, чем когда-либо, осиовапий позволить увести себя от зтоп замечательной веры» ').
') Эти трв цнтыы вз»мы пз книги Л)Ьег! Е ! п э ! е ! и, Ежауь )в Вс)»псе, !'!В)егор)з)са! 1Лйгагу, Бес Уогй, ! Е)4. ГРАВНТАЦИЯ И КРНВИЗНЛ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНН «Абсолютное пространство в силу своей природы, безотносительно к чему-либо внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным». «Абсолютное, истинное или математическое время само по себе и в силу своей внутренней природы течет одинаково, безотносительно к чему-либо внешнему...» '). Ньютон считает, что массивный шарик или космический корабль действительно ускорены относительно атой идеальной системы отсчета.
Производящая ускорение «сила» таинственным образом действует через пространство и возбуждается удаленными объектами. С точки зрения Ньютона, тот факт, что человек, помещенный в космический корабль, не замечает ни ускорения, ни самой силы, является просто реализующейся в природе случайностью. Эту случайность мои«но истолковать как «нечаянное» равенство «гравитационной массы» и «инертной массы», либо как-нибудь иначе Мужество и трезвость взглядов Ньютона: делать доступное; оставлять попытки более глубокого понимания будущим поколениям В беседах с одним из авторов этой книги в давно прошедшие годы Эйнштейн выражал свое глубочайшее уважение к Ньютону и, в частности, восхищение его мужеством.
Он подчеркивал, что Ньютон даже лучше, чем его критики в ХЧП столетии, понимал трудности, связанные с идеями абсолютного пространства и абсолютного времени. Однако постулнрование этих понятий было в то время единственным практически осуществимым способом продвинуться в описании движения. В результате Ньютон разделил проблему движения на две части: 1) пространство и время и их смысл — представления. вызывавшие затруднения, разъяснить которые было суждено лишь через 230 лет, и 2) законы ускорения относительно такого идеализированного пространства-времени — те законы, которые и дал Ньютон миру.
!Чагзгг азй !»а!ого'г !а»гг 1ау ЬИ !и з!9Ь1: Сод га!д, Ье! !»е»г«оз Ье! «зо аП Наг !!ЕЬ!. Роре 1Природа и ее Закон — весь мир во мрак одет. Да будет Ньютон! — Бог сказал, и вот повсюду свет.! Эйнштейновское предвидение: физический мир описывается чисто геометрически Мы находим теперь, что эйнштейновский взгляд на природу пространства и времени приводит к новому пониманию гравитации как чисто геометрического явления. Эйнштейн умер, завещая миру свое еще не подтвержденное предвидение, что не только гравитация, но и весь физический мир вообще может быть полностью описан на языке одной лишь геометрии. Может быть, стоило бы в заключительном диалоге бросить общий взгляд на физику и задаться вопросом: какие ее разделы допускают простое описание на языке геометрии пространства-времени, а какие все еще далеки от подобного понимания? г) 1гаас !Ч е к ! о и, Ма«Ьешаыса1 Рмзс!Р1ег о! 1чаФзга1 РййогорЬу авд Н!г яуггвш о! ФЬе «го«!а, '«о1.
2, «гаог1«гед Ьу Авогек Магг« гв !729, гег!»ео азд азво«а«еа Ьу Р1ог!аз Са)оьй 0з!Регг!«у о! С«Иогз!а Рте»г, ВвгЬ«1«у, !947, р. 6. 3. ФИВИИА ИСКРИВЛВННОРО ПРОСТРАНСТВА-ВРВИВНИ Таблица 15. Схема подхода к фвзнке с точки зрения пространства-времени Четмре Как дзпяытся свободная электрически нейтральная частица? Сколько компонент у 4-вектора энергыы- импульса атой частпцы? Являются лв зсе компоненты незазвсп- мы»в»2 Как электромагнитное силовое ноле влияет на даняюыне электрически гара«»сикай частвцы? Как можно колвчестзенно нзмсрыть напряженность электромагнитного поля з данной области пространства-времени? Чему равно число ыеаазпсвммх компо- нент напряженности электромагнитного поля з точке? Как влияет гразытацвошюе поле на дзижение одной частицы? (Речь идет о корректно определенном граектацноыном поле, т.
е. взятом з локальяой икгрциааькай системе отсчета, з отличяе от обыдешюгоплнкажущегося гразнтацноныого поля, ощущаемого, например, на поверхности Земли, кс являющейся яисрцыальвой системой отсчета н «с подзоржеппой сзободыому пздеввю) Как влияет гравитационное поле на стко сита«ьк »с дзы шее ие дауа пробных частиц? (Для простоты примите, что вх мировые ливны перзокачальпо параллельны а разделены малым, во отличным от лудя шперзалом.) Это влияние лучше описывать выражением гпрплвзное поле», чем неопределенным выражением «гравитационное поле» вЂ” «приливное» потому, что аюиссикмаьнсг ускорение частвц зодм ва протввополониых сторонах земного шара, вызываемое Лупой, првзодвт к язлепюо прнлвза Такая частица следует наиболее прямой зоа- моншой лавкы з пространстве-времени, ва языке геометркв — геодеавческой линзы Нет, онп связаны между собов соотношением зе ( «)э ( з)э („г)э шз В любой данной точке дсбсаиикмаыюая паровая явныя такой частвцы скстематяческп отыловяется (снскрввляетсяэ) от той идеальной геодезвческов мировой ланка, которая проходит чарва эту точку з том же направления.
На языке обыденной физики это значит, что заряженная часпща искыюыаасю ускорение относптельно идеальной нейтральной пробной частвпуа По крвзязые мировой линам любой зараженной частвцы, проходящей через эту область зо зремезноподобвом папразлеывя отвослтельво пдеальной геодезвческой, проходящей через ту же точку в том же напразлевпк. Можыо во всех деталях намерять напряженность злектромагыитного поля — как его направленность, так н абсолютвую велячниу а данком месте (локальво), измеряя крпзызыы трех паровых ливий заряяюыных часпщ, проходящвх через данную область Шесты.
Для наблюдателя н дакксб внерцыальвой системе отсчета злектромагыытное поле разлагается ва отдельные алектрвческое п магывтвое поля (вапряженвостл каждого вз которых имеют по тря компоненты). Если з данной иверцвальыой свстеме отсчета заряневная частица мгновенно покоятся, ее ускорение определяется одним лкшь аггкгаричсским полем (немеренным з атой свстеме). Если же частвца движется, то магкиюксс поле дает вклад з ее ускоревнл (смагявтяая силаэ) Ныкак, потому что прн зшм отсчет ведется от мыроеой ляпни самой частицы! (Или от мировой ляпни идеальной пробной частицы, пробегающей по тому же пути е простраястзе-времени) Ваавмыое удагсиис двух пробных частиц систематячески изменяется со временем, начиная с момевта первоначальной параллельности мировых линий (»девиация геодеаяческыхэ) 247 ГРАВИТАЦИЯ И КРИВИЗНА ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМВНИ Продолжеике табл.
$5 Чем оправдало большее впвмаяие к приливной силе, влияние которой практически превебреяшмо мзлб (йапркмер, ва спутник или ва систему спутников), а пе к обыдеикому пли кажущемуся гравитационному полю, удержвваавцему спутпики ва орбитах? Как можко колячествевво измерить прилвввое поле в дапвой окрествости в прострапстве-времеви, т.
е., говоря ва языке геомогрюг искрквлеввого простравстза Римана ((854) или общей теории отвосителькости Эйяштейва (1916), измерить в этой окрестности «кривиаяу прострекотав-времеви»2 К чему все эти разговоры о акрпвизке пространства.времевв»? Разве кедостаточяо просто регвстряровать Гбаясаичеснив данные о приливных воздействиях, возд ерживаясь от этой геометрической витерпретации? Допустим, что можво оправдать геометрическое описание жявалмния. Но как тогда быль с вявиюрииазнсюивмаи? Ведь в конце концов это привмчпое кам поле имеет другой характер, чем граватацвопвое. Кроме того, ве исчерпываются ли возможкоств геометрви описаяием тяготепия2 Не следует ли теперь истолковывать элевтромагветизм как нечто яегеомстрическое, т. е. как нечто чуждое, таинственное я »физическое», двбаа»измов к простраяству-времеви2 К если одно поле (электромагвитяое) описывается как вегеометряческое, то почему такое впимакие уделяется описанию физики тяготения ка языке чистой геометрви2 На исследовавии каках явлевий мы коя- цевтряровали пока свое ввимавие2 Дело в том, что, как выяснилось, проще всего физика поддаетси локальному аиалиэу, т.
е. анализу откосвтельпо локальпой иверциальпой системы отсчета. Лалаян»в, для человека па спутввке, нажусосвся зравитационнвс лаве оюсулылыуел~. Этого человека югюресует лишь расстоякве до соседках спутников его свстемы. Это расстояние постепенно иэмепяется под действием приливных сил в этой окрестности (сил, аыэвавкых адесь Землей и, в мевьпюй степени, Лувой к Ослицам) По девашки геодеаяческих для двух мировых ливий. Прилпвпое поле, или кривиэиа, может быть всесторонне камерепо как в отиошекив своих свойств паправлеявости, так и по абсолютяой величвве в данной области путем иэмеревив девваций геодезяческих для пар мировых линий соответствующего числа пробных частиц, ваходящихся в этой области Почему в обыдевкой жилки всегда было бы вулшо девать геометрическое истолковавие угла в 90' с помощью треугольвика, стороны которого относятся как 3: 4: 5? Почему ве проще собрать попросту миллионы разрозвевпых фактов о всевозможных иамеревиях2 Ответ (как ва этв вопросы, так и ва исходные вопросы слева): дело в том, что геометряческзя ввтерпретация более эковомичпа и глубока пря авалиэе фактов, а в случае граввтацви мы имеем простое кстолковапие паблюдательвых данных ва языке геометрии искривленного вростракства-времена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
