Техника - молодёжи 2011-02, страница 17

«Наука никогда не решает вопроса, не поставив при этом десятка новых»

В статье «Теория относительности для троечников» автор, начав с беглого и живого экскурса в историй становления современных представлений опри-роде пространства-времени, переходит к попыткам выразить понимание Общей Теории Относительности (ОТО) в нескольких ярких образах. Поскольку они заведомо не являются формально строгими , подходить к ним следует скорее с точки йрения того, насколько «суть* этих аналогий совпадает с Вашим собственным восприятием предмета. Так, мне оказался очень близок обраа бассейна, наполненного неравномерно нагретой водой. Конечно, в ОТО этот «бассейн» четырёхмерен и «лучи света», проходя через него, скорее «охлаждают», чем «нафевают» «воду», однако геомефический смысл ОТО схвачен здесь весьма верно. Кстати, если уж речь зашла о геометрии, есть очеш хороший термин - «геодезическая линия , это линия, соединяющая точки по кратчайшему пути. В привычном для нас плоском пространстве такие линии это просто прямые, и часто (в том числе и в данной статье), когда говорится о * прямых» в искривлённом пространстве, речь идёт как раз о геодезических. Так вот, вся красо та и привлекательность ОТО состоит в том, что тела в ней движутся по геодезическим линиям.

Впрочем, кому-то, наверное, покажутся более удачными иные примеры, но в конечном итоге, чем больше будет точек зрения на предмет, тем лучше нам удастеет его понять. Может быть поэтому мне хочется здесь несколько расширить сложившееся представление о таком объекте, как чёрная дыра (ЧД).

Мы ещё со школы привыкли описывать гравитацию в терминах ускорения. Однс g это что-то привычное, сотая доля g - слабая фа витания, почти невесомость, сто g страшная перегрузка, несовместимая с жизнью, - очень сильная фавитащш. Правда, был ещё потенциал но это что-то вспомогательное, практически математический

(Бернард Шоу)

приём; да и определён он с точностью до константы. Когда в ОТО появляется кривизна пространства, она ассоциируется у нас с «силой» гравитации. То есть сильное гравитационное поле? огромные g, чудовищные приливные силы, страшно искривлённое пространство, «скрученное в бараний рог». И хотя для большинства ЧД это; видимо, справедливо, по крайней мере с бытовой точки зрения, ничто не мешает существованию в ОТО ЧД, для которых ускорения, приливные силы и кривизна пространства будут много меньше, чем на Земле, на Луне, меньше любой, наперёд заданной величины. Причём такими «необычными» свойствами будет обладать как раз огромная ЧД, для которой мы интуитивно (а на самом деле следуя одному из мифов, сложившихся в массовом сознании) предполагаем столь же огромную «гравитацию». При этом по всем своим свойствам это будет «обычная» ЧД, и на любом расстоянии от её Шварцшильдовского радиуса (LLLP)² мы не увидим ни одного фотона, пришедшего «изнутри» сферы ШР. То есть отнюдь не кривизна пространства удерживает фотоны на ШР, по крайней мере не напрямую.

Другое, не менее важное замечание: взаимодействие фавитационного поля с реальными (свет) и виртуальными (ответственными, например за электростатическое взаимодействие) фотонами происходит по-разному. Если мы представим себе заряженную статичную ЧД, например описываемую решением Райсснера — Нордстрёма, мы еможем определить её заряд, находясь вне её, и даже отличить её от ЧД Керра — Ньюмена (которая имеет ненулевой момент импульса). Впрочем свет (реальные фотоны) не доберётся до нас ни из одной из этих ЧД. Более того, подобное рассмотрение вообще не переносимо (пока, по крайней мере) на кванты фавитационного поля. Если рассматривать гравитационные волны (аналог света), то представить их как совокупность реальных гравитонов -задача вполне решаемая (хотя, до обна

ружения как того, так и другой вряд ли проверяемая), а вот представить себе ноле, например ЧД, как совокупность гравитонов за пределами возможностей современной науки» И задача об удержании ЧД виртуальных фавито-нов, увы гяоль же неразрешима. Хотя из классической ОТО результат правильного решения такой задачи достаточно очевиден,

В то же время недостатков у ОТО вполне хватает, и даже если все они лишь недостатки нашего восприятия, необходимо постоянно искать нбше подходы к пониманию и описанию гравитации, пространства и времени. И специалистам, по возможности,стоит уделять внимание «физически)му смыслу» своих теоретических «инструментов», а тем, кто интересуется наукой, постоянно «проверять на прочность» как своё восприятие этого Смысла, так и сам смысл. Казалось бы, специалисту вряд ли придёт в голову искать решение проблем, вызванных слишком буквальным восприятием ЧД как сильногравитационного объекта. А вот автор статьи предлагает их решать, и путь, на котором он предлагает искать решение, находится вполне в русле современных научных подходов. Попытки переформулировать ОТО, вводя вместо искривлённого пространства-времени плоское пространство³ и дополнительную математическую структуру на нём, предпринимаются регулярно. Они не слишком популярны, поскольку «убивая» простоту и красоту ОТО, они не только не предлагают взамен чего-то большего, как, например, Петлевая квантовая гравитация, многомерные или голографические теории, не говоря уже о теории струн. Однако именно такие подходы позволяют, не ставя под сомнение результаты подтверждающих ОТО экспериментов, применить к ней всю мощь современных математических методов и, как мне кажется, если перенормируемая квантовая ОТО будет посфоена, то, скорее всего, именно на этом пути, щ

Павел КУЛИКОВ, Московский институт открытого образования

Крайне трудно дать в {терках популярной- статей призер фо рмалыго ;тровд» описания, г m м у жене использовав «и «мной формулы Критический радиус массивного тела, при ;«0{>Ш:ЬпЪ t «няние* воего собственного ирнтяженпя^йи^М^^йрвип дырой Или искривлённое пространство и глобалыкн■ вр^мя.

15