Техника - молодёжи 2011-02, страница 15

теории — это относительность. Если какой-нибудь неосторожный Икар сломает крылья во время полёта и перейдёт в неуправляемое падение, самое неприятное — это встреча с землёй. До момента удара Икар, хоть и находится в свободном падении, но его система отсчёта как бы пребывает в состоянии невесомости. Обломки крыльев и перья падают с тем же ускорением (в той же системе отсчёта) — то есть относительно Икара пребывают в состоянии покоя. Гравитационное поле вокруг Икара равно нулю, и если бы не свист ветра в ушах и стремительно приближающийся переход в другую систему отсчёта...

Но не будем о грустном. Наоборот, идею распространит!, принцип относительности на гравитационное взаимодействие Эйнштейн считал самой светлой из пришедших в его голову. Есть и более весёлые примеры: космонавты на орбите Земли или невесомость в центре Земли — несмотря на запредельные давление и температуру, гравитационные поля внутри ядра уравновешены. Последний пример касается абсолютно всех объектов во Вселенной.

Но самым большим отличием общей теории относительности от всей классической физики является поведение массы. Святое для Ньютона понятие количества вещества, в лабиринтах общей теории относительности утрачивает фундаментальность и становится зависимым от энергии. Но прежде чем привлекать к ответственности гражданина А. Эйнштейна за попытку обвесить гражданина И. Ньютона, его

Якоб Питер Гови. Падение Икара

алиби можно проверить на циклотронах. Переменное электромагнитное поле этих ускорителей так энергично подстёгивает заряженные частицы, что вместе со скоростью возрастает их масса. Если с окраины Солнечной системы швырнуть кирпич в сторону Солнца, то под действием гравитации он может развить весьма высокую скорость. Для Ньютона кинетическая энергия кирпича будет равна половине произведения силикатной массы на квадрат скорости. Эйнштейн утверждал, что на релятивистских скоростях энергия приведёт к увеличению самой массы. То есть, тяжёлое — покоящееся Солнце и лёгкий — движущийся кирпич по принципу эквивалентности могут обладать равной массой (создавать одинаковые гравитационные поля). Но в таком случае, по закону всемирного тяготения, Солнце может сигануть со своего места навстречу гравитационным амбициям кирпича. Зависимость массы от энергии позволила Эйнштейну осадить последний бастион классицизма — пространство. Ньютоновское идеально однородное и прямое пространство и так пострадало от специальной теории относительности — утратило абсолютность, но сумело сохранить принципиальную прямизну. Понимая, что гравитация перестаёт быть объективным отражением количества вещества и начинает зависеть от скорости (то есть энергии) материальных тел, Эйнштейн предположил, что само пространство в гравитационных полях будет искривлено.

Некоторые несознательные граждане (особенно после получки) позволяют себе искривить пространство-время без всяких заумных теорий. Полученные результаты носят временный характер, который осуждает Минздрав и не признаёт наука. Желание проверить, насколько идеальное пространство Евклида отличается от реального, весь XIX в. будоражило умы европейских математиков — но первым, всё-таки, оказался наш соотечественник. Если сложить ободками две хозяйственные воронки, то на поверхности этой странной конструкции можно заниматься геометрией Лобачевского. Седовласый эллин, вычерчивая прутиком на песке прямую линию, через точку вне этой прямой мог провести только одну параллельную ей прямую, а кучерявый профессор ка

Апьберт Эйнштейн, 1921 г.

занского университета в своей воронке умудрялся провести сколько угодно параллельных первой прямой, зато сумма углов треугольника не дотягивала до 180°. Знамя борьбы с «догматами» Евклида подхватил Риман — его геометрия оказалась ещё радикальней — плоскость стала внешней поверхностью сферы, а сумма углов треугольника — гораздо больше евклидовских 180°.

Математики говорят, что геометрию имени себя может разработать любой интеллигентный человек — достаточно выбрать подходящее геометрическое тело и какую-нибудь аксиому Евклида (истину, не нуждающуюся в доказательствах) разжаловать до звания постулата (утверждения, принимаемого без доказательств).

А для понимания пространства в ОТО неевклидова геометрия оказалась весьма полезной. Чем сильнее гравитационное поле, тем больше оно воздействует на пространство, тем сильнее пространство искривлено. Если представить пространство большим бассейном холодной воды и некоторые участки произвольно нагреть — неравномерное распределение температур можно считать имитацией гравитационных полей. Со стороны пространство бассейна выглядит однородным, но для луча света прохождение участков с разной температурой и плотностью станет таким же слаломом, как для фотона прохождение пространства, изрытого гравитационными ухабами. Реально это явление можно наблюдать во время солнечных

www. technicanrrolodezhi. ru

13