Главная | Фантастическая литература. Статьи.

Незаконченный принцип Эйнштейна

При создании основ общей теории относительности, Эйнштейн пытался усовершенствовать наше физическое понимание самого центрального физического понятия, понятия инерции. Как он заявил: «В последовательной теории относительности не может быть и не будет инерции относительно «пространства», но только инерция масс относительно друг друга». Это общая философия, которая лежит в основе принципа Маха, который сильно направлял Эйнштейна. Однако, уточнение понимания инерции, что Эйнштейн оставил нам по отношению к гравитации,- сильный принцип эквивалентности - только частично идет по пути принципа Маха.

Концептуальный путь Эйнштейна начался со слабого принципа эквивалентности или принципа единственности свободного падения, известного еще с экспериментов Галилея, что все тела под действием только силы гравитации будут двигаться одинаково при одном и том же начальном положении и скорости. Понимая, что это феноменологическое наблюдение подразумевает универсальность для гравитации в отличие от других взаимодействий, Эйнштейн пытался представить гравитацию как динамическое свойство пространственно-временной структуры. Его первым шагом на пути к этой цели был сформулированный им в 1907 принцип эквивалентности: все движения во внешнем статическом однородном гравитационном поле идентичны тем, которые происходят при отсутствии гравитационного поля, если рассматривать их в равноускоренно движущейся системе координат. В небольшой закрытой комнате наблюдатель на поверхности Земли не сможет экспериментально отличить себя от тех, кто движется в ракете с ускорением g. Это потому, что наблюдатели на поверхности Земли не являются инерциальными наблюдателями, но как бы ускоренно движущиеся наблюдатели, которых толкает вверх постоянная сила от Земли под нашими ногами. Естественное состояние - это свободное падение.

Сильный принцип эквивалентности (СПЭ), это утверждение, что даже в произвольном гравитационном поле, выбором локальных координат всегда можно найти систему отсчета, соответствующую естественному состоянию свободного падения: В любом случае, всегда и везде можно выбрать локальную инерциальную систему (ЛИС) такую, что в достаточно малой окрестности пространства-времени все негравитационные законы природы приобретают привычную форму, которая соответствует отсутствию гравитации, а именно законы специальной теории относительности. Так как мы всегда можем устранить влияние гравитации в окрестности точки, то вместо силы в уже существующем пространстве гравитация становится свойством пространственно-временной структуры. Пространство и время могут искривляться, и математический объект, который описывает искривление, связность, скажет нам, как соотнести часы и линейки свободно падающих частиц в сильно удаленных друг от друга событиях.

Однако это еще не все, потому что пока ничего не сказано о пространственно-временной структуре нашей фактической Вселенной. Для этого нужно решить уравнения поля Эйнштейна для получения тензора кривизны Эйнштейна, Guv, соответствующего распределению вещества, определяемое через тензор энергии-импульса, Tuv. Вывод общей теории относительности тогда зависит - через решения уравнений Эйнштейна - от эволюции распределения вещества.

При условии, что мы решили на космологических масштабах для наблюдаемой вселенной, мы затем обратились к принципу Маха, который может быть сформулирован следующим образом: «Локальные инерциальные системы определяются распределением энергии и импульса во вселенной некоторыми средневзвешенными видимыми движениями». Но Эйнштейн никогда не выполнил задачу адресованную принципу Маха, так как он не уточнил, что следует понимать под «подходящей средневзвешенной» эволюционирующего распределения всех полей материи, которые могут влиять на геометрию в любом случае.

Научно-популярное

НЛО

Суеверия и Фольклор

Паранормальное

Космология