Техника - молодёжи 2000-02, страница 57

рия Герца (с которой можно ознакомиться по его книге, изданной около полувека назад на русском языке) не нашла сторонников, хотя в ней есть здравые мысли, перекликающиеся с современными представлениями квантовой электродинамики и термодинамики необратимых процессов (см. мою статью в «ТМ», № 7 за прошлый год).

Равномерное и прямолинейное движение по инерции представляет собой, конечно, лишь математическую абстракцию: в природе все небесные тела движутся по криволинейным траекториям. Поэтому, помимо трех законов классической динамики, небесная механика Ньютона содержит совершенно самостоятельный закон всемирного тяготения. И если законы классической динамики представляют собой предельный случай СТО (при V —> 0 и С —> оо), то закон всемирного тяготения путает все карты. Действительно, если Луна устойчиво вращается вокруг Земли почти по круговой орбите, то это значит, что ее масса выступает сразу в двух ипостасях: движущейся, во-первых, равномерно по инерции, а во-вторых, ускоренно под действием силы тяжести. Поэтому закон всемирного тяготения пришлось дополнить еще и законом эквивалентности инерциальной и тяготеющей масс.

СТО этих законов не учитывает, но, признавая абсолютный характер лишь ускорений оперирует (вот парадокс!) системами координат, движущимися относительно друг друга равномерно и прямолинейно. А ускоренное движение незаметно упрятывает в понятие ВРЕМЯ, не говоря ничего о том — что это такое. Но ведь время можно измерять лишь с помощью какого-либо циклического процесса (например, вращения Луны вокруг Земли или электрона вокруг ядра атома), а СТО, как уже говорилось, игнорирует происхождение сил, способных обеспечить устойчивое вращение...

Как выпрямить кривую и скрутить прямую

Можно ли учесть в СТО закон тяготения и закон эквивалентности инерциальной и тяготеющей

масс? Для этого нужно придумать такой математический прием, чтобы никаких сил тяготения не было вовсе, — тогда исчезнет и проблема эквивалентности инерциальной и тяготеющей масс. Ведь если нет силы, то нет и возникающих с ней проблем. Что и сделал Эйнштейн, создав общую теорию относительности — ОТО.

А именно, вместо того, чтобы описывать криволинейные перемещения материальных точек, он предложил считать, что они всегда движутся по инерции, прямолинейно, но что эти «прямые» считаются таковыми лишь постольку, поскольку пролегают в искривленном четырехмерном пространстве с неевклидовой геометрией, в координатах X, Y, Z и Ct, где С — скорость света, a t — время. Поскольку же наглядно представить себе трехмерное пространство, искривленное в четвертом измерении, в принципе невозможно, нам приходится довольствоваться его чисто математическим описанием. Поэтому и общая теория относительности (СТО) тоже вызывает раздражение у поборников «здравого смысла».

Математика вполне может выпрямить любую кривую. В этом ее сила, но в этом же и ее слабость, потому что математические процедуры лишают физическую реальность физического смысла, хотя и делают ее удобнее для математического описания. Но за нагромождением математических символов можно упустить нечто действительно важное — например, существование в реальном мире «стрелы времени» (и в СТО, и в ОТО, замена +t на -t ничего не меняет). И наоборот, получить некое решение, физическая интерпретация которого приводит к ложным выводам.

Например, из решения уравнений Эйнштейна следует, что Вселенная некогда представляла собой бесконечно малую точку, так называемую сингулярность, где произошел Большой Взрыв, а до него не было ни времени, ни даже пространства. Можно до посинения спорить о том, был ли в действительности Большой Взрыв или не был — проверить это невозможно, а такие явления, как красное

смещение и анизотропия реликтового излучения можно истолковывать по-разному.

Но недаром же вполне справедливо утверждают, что математика — как бы мельница, в которую какое зерно засыплешь, такую муку и получишь. В механике Ньютона есть «абсолютная» система координат, но время не имеет ни начала, ни конца. Изгнав же из физики «абсолютную» систему координат, ОТО привела к выводу о существовании «абсолютной» шкалы времени. Как говорится, хвост вытащишь — нос увязнет...

Математика способна не только выпрямить кривую, но и скрутить прямую. Именно поэтому, согласно СТО, с точки зрения стрелочника наблюдается не лоренцево сокращение длины поезда, движущегося по прямой, а вращение — либо поезда, либо самого стрелочника. Вращение же, естественно, требует существования сил, происхождение которых в СТО никак не объясняется. О невозможности наблюдать лоренцево сокращение длины движущихся тел Эйнштейн, конечно, не подозревал, но интуитивно чувствовал в своей теории некий дефект, и посему создал ОТО, вообще избавившись от сил.

Но и тут осталась одна закавыка: ОТО объясняет гравитацию искривлением пространст-ва-времени, а искривление пространства-времени действием гравитации...

Информация к размышлению

Вообще-то наука призвана давать ответы на два вопроса: «как?» и «почему?» К сожалению, на вопрос «как?» она отвечает чаще и охотнее, потому что так проще и удобнее. Касается это и теории относительности, хотя простой ее назвать никак нельзя. Она успешно предсказывает, КАК должны происходить те или иные явления природы, но не дает ответа на вопрос, ПОЧЕМУ они происходят так, а не иначе. Вот подлинная причина того, что одни ее яростно опровергают, а другие столь же яростно защищают.

Я же и не ее опровергатель, и не ее защитник. Я просто пытаюсь понять (и вам того желаю) —

шшшшеш] ли ®шщжш?

Согласно современным космологическим представлениям, в основе которых лежит общая теория относительности Эйнштейна и наблюдаемый эффект красного смещения удаленных космических объектов, описываемый законом Хаббла, Вселенная возникла из бесконечно малой точки, так называемой сингулярности, в результате Большого Взрыва. Считается, что следы этого грандиозного события регистрируются сейчас в виде так называемого реликтового, или фонового, радиоизлучения со средней температурой 2,7К. Так как первоначальные наблюдения свидетельствовали о том, что реликтовое излучение изотропно, то есть совершенно однородно

Флуктуации плотности вещества в ран-ней Вселенной (по результатам измерений спутника СОВЕ).

Теоретическое распределение случайных флуктуации (кривая Гаусса) и распределение наблюдаемых флуктуаций (пиксель — единица двумерной графической информации).

по всем направлениям в пространстве, то это считалось веским аргументов в пользу того, что расширение Вселенной (вернее, самого пространства) действительно началось из одной точки.

Однако более точные измерения с помощью спутника НАСА Cosmic Background Explorer (СОВЕ) показали, что реликтовое

излучение все же немного анизотропно, а это значит, что Земля как бы летит со скоростью около 400 км/с в сторону созвездия Льва. В этом, вообще говоря, нет ничего удивительного — ведь и созвездие Льва вместе с реликтовым фоном может лететь с неведомой нам скоростью в неведомом нам направлении! Важнее другое: после

ТЕХНИКА-МОЛ ОД ЕЖИ 2 2 0 0 0

Плоскость галактического экватора

Флуктуации температуры (микрокельвины)

55