 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
143
том, что луч света отклоняется вблизи Солнца и что отклонение, если приписать его действию
гравитационного поля Солнца, по величине соответствует требованиям общей теории
относительности Эйнштейна» *. Проведенные в 1922 г. новые измерения также подтвердили
существование эффекта, предсказанного теорией Эйнштейна.
* Альберт Эйнштейн и теория гравитации. М., 1979. С. 570.
Другой результат, полученный в теории Эйнштейна, — наличие красного смещения в спектрах
небесных тел — был подтвержден рядом опытов 1923—1926 гг. при наблюдении спектров Солнца и
обладающего чрезвычайно большим полем тяготения спутника Сириуса.
Долгое время экспериментальных подтверждений ОТО было мало: изменения орбиты Меркурия,
красное смещение в спектрах звезд, искривление лучей света вблизи Солнца, обусловленное
кривизной пространства. Согласие теории с опытом достаточно хорошее, но чистота экспериментов
нарушается различными сложными побочными влияниями. Однако влияние искривления
пространства-времени можно обнаружить даже в умеренных гравитационных полях. Очень
чувствительные часы, например, могут обнаружить замедление времени на поверхности Земли.
Чтобы расширить экспериментальную базу ОТО, во второй половине XX в. были поставлены новые
эксперименты: проверялась эквивалентность инертной и гравитационной масс (в том числе и путем
лазерной локации Луны); с помощью радиолокации уточнялось движение перигелия Меркурия;
измерялось гравитационное отклонение радиоволн Солнцем, проводилась радиолокация планет
Солнечной системы; оценивалось влияние гравитационного поля Солнца на радиосвязь с
космическими кораблями, которые отправлялись к дальним планетам Солнечной системы, и т.д. Все
они так или иначе подтвердили предсказания, полученные на основе ОТО.
9.2 3. Современное состояние теории гравитациии ее роль в физике
В физике XX в. ОТО сыграла особую и своеобразную роль.
Во-первых, она представляет собой новую теорию тяготения, хотя, возможно, и не вполне
завершена и не лишена некоторых недостатков. Трудность состоит в том, что гравитация — это вид
энергии, и поэтому она сама является собственным источником энергии; гравитация как физическое
поле сама обладает (как, например, и электромагнетизм) энергией и импульсом, а значит, и массой.
Следовательно, уравнения теории нелинейны, т.е. нельзя просто сложить известные решения для
простых систем, чтобы получилось полное решение для сложной системы. С этим связаны, например,
трудности в интерпретации содержания тензора энергии — импульса. Математический аппарат
теории настолько сложен, что почти все задачи, кроме самых простейших, оказываются
неразрешимыми. Из-за таких трудностей (возможно, они скорее технического характера, но может
быть и принципиального) ученые до сих пор — спустя 80 лет после того, как ОТО была
сформулирована, — все еще пытаются разобраться в ее смысле.
Поэтому вполне закономерно, что и в XX в. физики продолжали попытки создания альтернативных
теорий тяготения. Их создано уже более 20 (Т.Калуца, Г.Вейль,Э.Картан и др.).Некоторые из них, как
и теория Эйнштейна, исходят из геометрического толкования гравитации, а другие — из понятия поля,
заданного в плоском пространстве-времени, третьи рассматривают «гравитационную постоянную» как
функцию, зависящую от времени. Почти все эти альтернативные теории не предсказывают новых
экспериментов и потому их эвристическое значение практически равно нулю. Кроме того, ни одна из
них не обладает такой эстетической привлекательностью, красотой и изяществом, как теория
Эйнштейна. Физики давно признали, что ОТО дает наилучшее из известных описание пространства-
времени и гравитации.
В о - в т о р ы х, на основе ОТО были развиты два фундаментальных направления современной
физики: геометризированные единые теории поля; релятивистская космология (см. 11.6).
Успешная геометризация гравитации заставила многих физиков задуматься над вопросом о
сущности физики в ее отношении с геометрией. Здесь сложились две противоположные точки зрения:
1) поля и частицы непосредственно не определяют характер пространственно-временного
континуума. Он сам служит лишь ареной их проявления. Поля и частицы чужды геометрии мира и их
надо добавить к геометрии, чтобы вообще можно было говорить о какой-либо физике;
2) в мире нет ничего, кроме пустого искривленного пространства. Материя, заряд,
электромагнетизм и другие поля являются лишь проявлением искривленного пространства. Физика