Я не стал удалять этот материал, который есть явный пример псевдонаучной статьи.
Причем сделано на таком уровне, что я и не сразу понял с чем имею дело.
"Институт проблем времени", при МГУ, биофак!
Общественная организация, движение, типа РАЕН, отсюда и стиль изложения,
Зря время потратил!
Для желающих ознакомиться, часть статьи оставлена(без математики!), остальное можно посмотреть по ссылке в конце материала. ----------------------------------
Глава 5
Ошибки Эйнштейна при построении ОТО.
5.1 Первая ошибка Эйнштейна: принцип эквивалентности и замедление времени.
Предположим, что у нас есть две физические лаборатории: одна находится в постоянном однородном гравитационном поле g , а другая – движется в пустом пространстве с постоянным ускорением g. Может ли экспериментатор, находясь в одной из лабораторий, определить, в какой именно лаборатории он находится? Суть принципа эквивалентности, который лежит в основе общей теории относительности, в отрицательном ответе на этот вопрос. То есть мы не сможем, находясь в одной из двух лабораторий, отличить гравитационные силы от сил инерции.
Какие есть основания для того, чтобы это утверждать?
Принцип эквивалентности утверждает, что ВСЕ физические процессы будут протекать в обеих лабораториях одинаково.
Единственное основание – это равенство инертной и гравитационной масс, то есть тот факт, что все тела падают в гравитационном поле с одинаковым ускорением. Затем, уже на основе этого факта, делается логический переход к принципу эквивалентности.
И доказательство справедливости принципа эквивалентности в общих чертах следующее:
В постоянном и однородном гравитационном поле g все тела движутся с ускорением g . В системе отсчёта, которая движется с постоянным ускорением g , все тела также движутся с ускорением g .
Таким образом, траектории движения тел при заданных начальных условиях будут одинаковы и в гравитационном поле, и в ускоренной системе отсчёта. То есть будут одинаковы законы движения.
Это, на первый взгляд безупречное рассуждение (которое можно найти практически в любой книге по общей теории относительности), содержит в себе серьёзную ошибку, которую не заметил ни Эйнштейн, ни кто-либо другой. И для того чтобы увидеть эту ошибку, достаточно задать следующий, очень простой вопрос.
По какому времени измеряется ускорение свободного падения g , по местному или мировому?
Очевидно, что ускорение свободного падения измеряется по местному времени (так как прежде чем измерять его по мировому времени, необходимо ввести мировое время, то есть синхронизовать между собой часы во всей лаборатории). И здесь, естественно, возникает ещё один вопрос.
Какая существует связь между местным и мировым временем в постоянном и однородном гравитационном поле: такая же, как и в равномерно ускоренной системе отсчёта или нет?
И становится ясно, что априори ответить на этот вопрос невозможно. То есть мы не можем заранее сказать, замедляется или ускоряется местное время (скорость хода стандартных атомных часов) в гравитационном поле. Потому что скорость местного времени не связана с равенством инертной и гравитационной масс.
Например, во-первых, можно предположить, что скорость хода стандартных атомных часов не изменяется в гравитационном поле.
Во-вторых, можно предположить, что эта скорость уменьшается.
Наконец, в-третьих, можно предположить, что скорость хода стандартных атомных часов возрастает в гравитационном поле. И в каждом из трёх, логически возможных случаев все тела могут падать с одинаковым ускорением, измеренным по местному времени.
Итак, если исходить их экспериментально проверенного равенства инертной и гравитационной масс, то можно сделать вывод, что все тела будут падать в гравитационном поле с одинаковым ускорением, измеренным по местному времени. Но невозможно сделать какой-либо вывод о связи между местным и мировым временем. И, следовательно, совершенно неизвестно, как будет изменяться ускорение тел, измеренное по мировому времени. Поэтому траектории движения тел в гравитационном поле могут отличаться от траекторий движения тел в равноускоренной системе отсчёта. При одинаковой скорости движения, измеренной по местному времени, скорость тел, измеренная по мировому времени, может быть разной.
Мы знаем, что в однородном гравитационном поле все тела падают с постоянным ускорением g. Например, наблюдатель, находящийся в точке А со стандартными часами, обнаружит, что все тела движутся мимо него с ускорением g. И наблюдатель, находящийся в точке В со стандартными часами, также обнаружит, что все тела движутся мимо него с ускорением g. Но мы не знаем, как изменяется скорость хода стандартных часов в гравитационном поле. Мы не знаем, где часы идут быстрее: в точке А или в точке В? Невозможно ответить на этот вопрос, если основываться только на равенстве инертной и гравитационной масс.
Таким образом, первая ошибка Эйнштейна, сделанная им при построении общей теории относительности, состоит в том, что, исходя из равенства инертной и гравитационной масс, он постулировал принцип эквивалентности. Но принцип эквивалентности не следует из равенства инертной и гравитационной масс. Вот если бы было экспериментально установлено, что местное время изменяется в однородном гравитационном поле точно также, как и в равноускоренной системе отсчёта, вот тогда можно было бы говорить об истинности принципа эквивалентности, и то с некоторыми оговорками.
Например, скорость радиоактивного распада может изменяться в гравитационном поле не так, как изменяется скорость хода атомных часов, то есть гравитация может по-разному влиять на электромагнитные и ядерные процессы.
А есть ли какие-либо основания считать, что скорость хода атомных часов замедляется в гравитационном поле в соответствии с принципом эквивалентности? И забегая немного вперёд, я утверждаю, что таких оснований нет. Причём, нет ни теоретических, ни экспериментальных оснований. Возможно, здесь читатель не согласится со мной, но далее мы разберём различные доводы и различные эксперименты, исходя из которых, в рамках общей теории относительности, делается вывод о замедлении времени вблизи большой массы, и покажем их недостаточность.
Итак, для того чтобы экспериментально доказать ошибочность принципа эквивалентности, необходимо провести эксперимент по измерению скорости хода двух одинаковых атомных часов, расположенных на разных высотах . С точки зрения принципа эквивалентности часы, расположенные внизу, должны будут отставать на относительную величину: Однако простой анализ поведения атома в гравитационном поле показывает, что атомные часы, находящиеся внизу, должны идти быстрее (вопреки принципу эквивалентности, а значит, и вопреки общей теории относительности) на относительную величину: 5.2 Вторая ошибка Эйнштейна: связь между красным смещением и замедлением времени Основываясь на принципе эквивалентности, Эйнштейн пришёл к выводу, что время в гравитационном поле замедляется. В частности, на Солнце время течёт медленнее, чем на Земле на относительную величину около двух миллионных. Исходя из этого, Эйнштейн сделал вывод, что наблюдатель, находящийся на Земле, обнаружит красное смещение в солнечном спектре. Причём, красное смещение спектральных линий будет в точности равно замедлению времени . И таким образом, Эйнштейн совершил вторую ошибку. Давайте внимательно эту ошибку разберём.
Допустим, мы не знаем, какая скорость времени на Солнце. Но предположим, что время течёт на Солнце медленнее, чем на Земле на относительную величину две миллионных (то есть так, как предполагал Эйнштейн). Что это означает? Это означает, что любой физический процесс будет протекать на Солнце медленнее, чем точно такой же процесс на Земле. Например, частота фотона, испускаемого атомом на Солнце, будет ниже, чем частота фотона, испускаемого точно таким же атомом на Земле.
Но разве Эйнштейн сделал не этот вывод? Нет, Эйнштейн сделал несколько иной вывод. Эйнштейн сделал вывод, что наблюдатель, находящийся на Земле, обнаружит эффект красного смещения около двух миллионных в спектре излучения Солнца. А вот такой вывод уже совершенно не обоснован. Ведь пока фотоны будут лететь от Солнца к Земле, их частота понизится. Потому что их энергия уменьшится. Фотоны затратят часть своей энергии на преодоление гравитационного притяжения. Поэтому наблюдатель на Земле должен был бы обнаружить эффект красного смещения больше, чем две миллионных.
Когда было экспериментально установлено, что существует эффект гравитационного смещения спектральных линий, и его величина в точности равна величине, предсказанной Эйнштейном, то был сделан вывод, что Эйнштейн прав. И был также сделан вывод, что время вблизи большой массы замедляется.
Но это ошибка! Просто так получилось, что два ошибочных предположения Эйнштейна привели к верному результату.
Повторим эти ошибки ещё раз.
Первая ошибка (она вытекает из принципа эквивалентности) – предположение о том, что время на Солнце течёт медленнее, чем на Земле.
Вторая ошибка – предположение о том, что частота фотона, пока он летит от Солнца к Земле, остаётся постоянной.
И в сумме эти две ошибки приводят к правильному результату – красному смещению спектральных линий.
В действительности же время на Солнце течёт не медленнее, а быстрее, чем на Земле. Поэтому частота фотонов, испускаемых атомами на Солнце, выше, чем частота фотонов, испускаемых точно такими же атомами на Земле. Этот вывод следует из простого анализа изменений свойств атома в гравитационном поле (смотри параграф 3.6). Но пока фотоны летят от Солнца к Земле, они теряют энергию на преодоление гравитационного притяжения, и в результате “краснеют”. Количествен- ные расчёты мы сделаем в следующей главе, в параграфе 6.10. Как уже говорилось, для того чтобы убедиться в том, что Эйнштейн действительно ошибся, достаточно провести простой эксперимент, предложенный в предыдущем параграфе (его описание смотри в параграфе 6.7). 5.3 Третья ошибка Эйнштейна: уменьшение скорости света в гравитационном поле Как уже отмечалось, Эйнштейн, на основе принципа эквивалентности, сделал вывод о замедлении времени вблизи большой массы. И поэтому он сделал вывод, что скорость света вблизи большой массы уменьшается. И уже исходя из этого, Эйнштейн сделал вывод, что свет будет огибать большую массу, то есть “притягиваться” к ней (смотри рисунок 5.3). И в результате совершил третью ошибку. Суть этой ошибки не в том, что свет будет огибать большую массу (это действительно так), а в другом. Нельзя связывать между собой скорость света и его поведение в гравитационном поле. То, что свет огибает большую массу, двигаясь по кривой АDB, совсем не означает, что его скорость в окрестности точки С меньше, чем в окрестности точки D. Таким образом, ошибка Эйнштейна состоит в том, что он связал между собой притяжение света большой массой и уменьшение скорости света вблизи большой массы. Давайте внимательно разберём доводы Эйнштейна, они очень ясно изложены в его книге “Эволюция физики” [24,с.427]: Пусть по большому открытому пространству прогуливаются два человека, держащие между собой твёрдый прут. Вначале они идут прямо вперёд, оба с одинаковой скоростью. Пока их скорости одинаковы, велики они или малы – безразлично, прут будет совершать параллельное перемещение, то есть он не будет поворачиваться или изменять своё направление. Все последовательные положения прута параллельны друг другу. Но представим себе теперь, что в течение очень короткого времени, может быть, равного долям секунды, движения обоих людей стали неодинаковыми. Что произойдёт? Ясно, что в течение этого времени прут будет поворачиваться, так что он не будет больше перемещаться параллельно своему первоначальному положению. Когда опять возобновится движение с равными скоростями, оно будет иметь направление, отличное от первоначального (смотри рисунок 5.4). Изменение направления происходит в течение того промежутка времени, в котором скорость обоих пешеходов была различной. Этот пример позволит нам понять преломление волны. Плоскость волны, движущейся в эфире, достигает поверхности стекла. На рисунке 5.5 мы видим волну со сравнительно широким фронтом, который перемещается вперёд. Фронт волны – это плоскость, в которой в любой момент времени все части эфира находятся в одинаковом состоянии. Так как скорость зависит от среды, через которую в данный момент времени проходит свет, то скорость в стекле будет отличаться от скорости в пустом пространстве. В течение очень короткого времени, за которое фронт волны входит в стекло, различные части фронта волны будут иметь различные скорости. Ясно, что те части, которые уже достигли стекла, будут двигаться со скоростью света в стекле, в то время как другие части по-прежнему движутся со скоростью света в эфире. Благодаря этой разности в скоростях вдоль фронта волны, существующей в течение времени “погружения” в стекло, направление самой волны будет изменяться. В приведённом рассуждении Эйнштейн очень наглядно объясняет такое оптическое явление, как преломление света при переходе из одной среды в другую. Фронт световой волны всегда заворачивает в ту сторону, где его скорость меньше. Здесь всё правильно. Аналогичные доводы Эйнштейн использует в своей работе “О влиянии силы тяжести на распространение света” в разделе “Искривление лучей света в гравитационном поле” [4]. Он утверждает, что вблизи большой массы скорость света уменьшается и, следовательно, фронт световой волны будет заворачивать в сторону большой массы, туда, где скорость света меньше. И до сих пор подобные доводы используют для того, чтобы доказать, что скорость света вблизи большой массы уменьшается, а время, соответственно, замедляется. Например, экспериментально установлено, что свет, проходя вблизи Солнца, отклоняется в сторону Солнца. И это считается достаточным основанием, чтобы утверждать, что скорость световой волны вблизи Солнца уменьшается. Но это, разумеется, не так. Чтобы показать ошибочность подобных выводов, достаточно рассмотреть движение электрона (или любой другой частицы) в гравитационном поле Земли. С точки зрения квантовой механики движущийся электрон представляет собой движущуюся волну, движение которой полностью описывается волновой функцией Шрёдингера. Эта волна, или волновой пакет, притягивается к Земле и в результате движется по параболе (как и любое другое тело). И если теперь к электронной волне применить доводы, которые Эйнштейн применил к световой волне, то можно сделать вывод, что скорость электронной волны и, следовательно, скорость электрона вблизи Земли уменьшается. Однако ясно, что это не так! Скорость электрона и, соответственно, скорость волны, связанной с электроном, вблизи Земли увеличиваются. Получается, что фронт световой волны заворачивает в ту сторону, где его скорость меньше, а фронт электронной волны заворачивает в ту сторону, где его скорость больше. Не правда ли, странно? Ошибочность рассуждений Эйнштейна состоит в следующем. Фронт любой волны всегда заворачивает в ту сторону, где его скорость меньше, при соблюдении одного очень важного условия. Если частота волны остаётся постоянной. Но если частота волны изменяется, то волна может завернуть и в другую сторону. Например, при переходе световой волны из одной среды в другую её частота остаётся постоянной, и именно поэтому световая волна поворачивает в ту сторону, где её скорость меньше. Но при движении световой волны в гравитационном поле её энергия и, следовательно, её частота изменяется, и поэтому подобные рассуждения к её поведению неприменимы. В самом общем случае любая волна заворачивает не в ту сторону, где её скорость меньше, а в ту сторону, где меньше длина волны (эта тема будет обсуждаться в следующей главе). Длина волны – это скорость волны, делённая на частоту волны. Поэтому если частота волны возрастает в процентном отношении быстрее, чем скорость, то волна завернёт в ту сторону, где её скорость больше. Например, глядя на движение электронной волны на рисунке 5.6, мы можем сделать следующий вывод. Так как электронная волна при движении заворачивает к земле, то есть в ту сторону, где её скорость выше, то, следовательно, частота электронной волны возрастает вблизи земли в процентном отношении ещё быстрее, чем скорость. И это не удивительно. Потому что частота волны, связанной с движущимся электроном, пропорциональна его энергии, а энергия электрона возрастает в процентном отношении быстрее, чем его скорость. В основе общей теории относительности лежит принцип эквивалентности. С точки зрения этого принципа гравитация влияет одинаково на все физические процессы, и, следовательно, частота световой волны при движении в гравитационном поле должна изменяться точно так же, как и частота электронной волны. Потому что в противном случае, находясь в свободно падающем лифте, мы обнаружили бы, что отношение частоты электронной волны к частоте световой волны изменяется, и таким образом узнали, что находимся не в инерциальной системе отсчёта, а падаем в гравитационном поле. То есть даже из принципа эквивалентности можно сделать вывод, что частота световой волны должна изменяться в гравитационном поле точно так же, как и частота электронной волны и, следовательно, должна возрастать вблизи большой массы. 5.4 Четвёртая ошибка: неправильная интерпретация интервала Как уже отмечалось в первой главе, уравнения Эйнштейна (1.14) в случае гравитационного поля, создаваемого массой М, имеют следующее решение (1.15): Гравитационное поле Солнца является слабым (масса Солнца: МS = 21030 кг, и GMS/rc2 106), и поэтому для всех расчётов в Солнечной системе можно пользоваться приближённым уравнением (1.20). И только это приближённое уравнение проверено экспериментально. Так как для проверки уравнения (1.15) требуется гравитационное поле в миллион раз сильнее, чем поле Солнца, то есть поле, в котором GM/rc2 1. И тем более, нет никакой возможности непосредственно проверить основные уравнения (1.14) теории тяготения Эйнштейна, так как для такой проверки необходимы очень сильные, да к тому же ещё и переменные гравитационные поля. Поэтому существует более сотни различных альтернативных теорий тяготения, незначительно отличающихся от общей теории относительности (эти теории обсуждаются, например в [39]). В настоящее время приближённое уравнение (1.20) проверено только с квадратичной точностью, то есть с точностью до членов порядка (GM/rc2)2. И это означает, что все эксперименты, проводимые в Солнечной системе и подтверждающие общую теорию относительности, также подтверждают и любую другую теорию гравитации, в которой уравнение для квадрата интервала отличается от уравнения (1.20) на величину порядка (GM/rc2)2. Например, мы можем написать уравнение для квадрата интервала в виде: Потому что эти уравнения отличаются от уравнения (1.20) на величину порядка (GM/rc2)2, и существующие эксперименты пока не позволяют сделать выбор между уравнениями (1.20), (5.3) или (5.4). Давайте представим уравнение для квадрата интервала в следующем виде: ds2 c2 dt2 k 2d 2 (5.5) k2 Здесь k – некоторая функция, которая зависит только от расстояния r до массы M. При этом на большом удалении от массы M величина k стремится к единице, а вблизи массы М возрастает: k > 1. В общей теории относительности величина k равняется (смотри уравнение (1.17)): В какой-то другой теории гравитации величина k может незначительно отличаться от этого значения. Для нас сейчас важно не это. А важно то, как следует интерпретировать уравнение (5.5) для квадрата интервала. Потому что в общей теории относительности это уравнение интерпретируется неправильно. И, кроме того, во всех теориях гравитации, незначительно отличающихся от общей теории относительности, это уравнение интерпретируется точно так же, как и в общей теории относительности, то есть неправильно. При интерпретации уравнения (5.5) допускается серьёзная ошибка, на которую, к сожалению, не обращают внимания. И сейчас мы эту ошибку внимательно разберём. Сначала рассмотрим квадратный корень из второго слагаемого в правой части уравнения (5.5): k d . Элемент длины d умножается на величину k > 1. В общей теории относительности это интерпретируется как увеличение расстояний вблизи массы М или, что то же самое, как уменьшение эталонов длины вблизи массы М (смотри рисунок 1.6). Это правильная интерпретация. Теперь рассмотрим квадратный корень из первого слагаемого в правой части уравнения (5.5): ckdt . Интервал времени dt делится на величину k > 1. В общей теории относительности (и во всех других теориях гравитации) это интерпретируется так. Если на большом удалении от массы M пройдёт интервал времени dt, то вблизи массы M пройдёт только интервал времени dtk , то есть время вблизи большой массы замедляется. Эта интерпретация неправильная, и она содержит две серьёзные ошибки. Первая ошибка. В квадратном корне из первого слагаемого c dt k на величину k делится не интервал времени dt, а произведение скорости света c на интервал времени dt, то есть величина cdt. Поэтому мы ничего не можем сказать о скорости времени вблизи большой массы, исходя из уравнения (5.5). Единственное, что мы можем сказать, это то, что величина cdt делится на k. Величина cdt – это величина, пропорциональная эталону длины, то есть эталон длины уменьшается вблизи большой массы в k раз. (Напомним, что в настоящее время метр определяется как расстояние, проходимое в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299 792 458 долю секунды [41,т.3;с.124]). Таким образом, первое слагаемое в уравнении (5.5) содержит ровно столько же информации, как и второе слагаемое: Эталоны длины уменьшаются вблизи большой массы в k раз, а все расстояния между точками, соответственно, увеличиваются в k раз. Чтобы стало совершенно ясно то, что первое слагаемое c2 dt2 k 2 не содержит никакой информации о скорости времени, давайте проделаем простой расчёт. Предположим, в некоторой области пространства длина метра уменьшается в k раз, а продолжительность секунды увеличивается в 100 раз (то есть скорость времени замедляется в 100 раз). Чему будет равно первое слагаемое в этой области? В этой области скорость света будет меньше обычного в 100k раз и поэтому величина с2dt2 будет равна: Здесь c0 = 300 000 км/сек – скорость света на большом удалении от данной области, dt0 – скорость времени на большом удалении от данной области. Таким образом, величина квадрата интервала в уравнении (5.5) совершенно не зависит от скорости времени. И поэтому из уравнения (5.5) нельзя сделать какой-либо вывод о скорости времени вблизи большой массы. Вторая ошибка. Допустим, нам удалось получить уравнение для времени, в которое не входит скорость света, например: dt dt0 (5.6) k Здесь dt – интервал времени вблизи массы М, который соответствует интервалу времени dt0, прошедшему на большом удалении от массы М. Можно ли на основании этого уравнения утверждать, что скорость времени вблизи массы М уменьшается в k раз? Нет, так утверждать нельзя. Потому что смысл уравнения (5.6) неоднозначен. Предположим, вблизи массы М величина k равна двум: k = 2, и, следовательно, интервал времени вблизи массы М делится на два. Что это означает? Такое сокращение интервала времени можно интерпретировать по-разному. Первая интерпретация. Уравнение (5.6) при k = 2 означает следующее. Если на большом удалении от массы М пройдёт 1 секунда, то вблизи массы М (где k = 2) пройдёт только полсекунды. Следовательно, скорость времени (скорость хода стандартных атомных часов) замедляется вблизи массы М в два раза. Вторая интерпретация. Любой интервал времени всегда определяется как длительность некоторого физического процесса. Например, 1 секунда в современной физике определяется следующим образом. Атомная секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия 13355 Cs . Поэтому уравнение (5.6) при k = 2 означает следующее. Если на большом удалении от массы М длительность некоторого физического процесса составляет 1 секунду, то вблизи массы М (где k = 2) длительность этого же процесса составит полсекунды. Следовательно, скорость времени (скорость хода стандартных атомных часов) вблизи массы М возрастает в два раза. Таким образом, уравнение (5.6), которое представляется, на первый взгляд, очень простым, можно интерпретировать по-разному: и как замедление времени вблизи большой массы и, наоборот, как ускорение времени вблизи большой массы. 5.5 Пятая ошибка: неправильное вычисление скорости света Для того чтобы доказать, что скорость света вблизи большой массы замедляется а, следовательно, замедляется и время, в общей теории относительности используются также следующие доводы: Рассмотрим уравнение для квадрата интервала (1.20), справедливое в случае слабого гравитационного поля. Вдоль светового луча интервал ds равен нулю: ds = 0. С другой стороны, в общей теории относительности предполагается, что интервал ds является инвариантом, то есть его величина будет всегда одной и той же для любых наблюдателей. Поэтому и с точки зрения наблюдателя, находящегося вдали от массы М, интервал вдоль светового луча, проходящего вблизи массы М, также будет равен нулю: Здесь d – расстояние, пройденное светом, с точки зрения удалённого наблюдателя, dt – время, за которое свет прошёл расстояние d , по часам удалённого от массы M наблюдателя. Таким образом, с точки зрения удалённого наблюдателя скорость света: ddt (эта скорость иногда называется координатной скоростью) – уменьшается вблизи большой массы. А зная, как изменяется скорость света и как изменяется длина метра, нетрудно рассчитать, как изменится продолжительность секунды. Если скорость света уменьшится в 5.1 Первая ошибка Эйнштейна: принцип эквивалентности 107 kc = 1 + 2GM раз (5.7) и длина метра уменьшится в kL = 1 + GM раз rc2 rc2 (1.17), то длительность секунды, соответственно, увеличится в kT = kc kL = 1 + GM раз. Таким образом, время замедляется вблизи большой массы. rc2 Основой приведённого выше рассуждения является предположение, что интервал остаётся инвариантным в гравитационном поле. На чём основано такое предположение? Оно основано, во-первых, на предположении, что геометрия пространства-времени в гравитационном поле – это геометрия Римана. И, во-вторых, на предположении, что инвариантом в такой геометрии является именно интервал. Но все эти предположения имеют смысл только при условии справедливости принципа эквивалентности, то есть только в том случае, если гравитационное поле можно “исключить” простым преобразованием координат. Как уже отмечалось, нет никаких оснований (ни теоретических, ни экспериментальных) для того, чтобы утверждать справедливость принципа эквивалентности, так как равенство инертной и гравитационной масс не является для этого достаточным основанием. Более того, основываясь на уравнениях квантовой механики, можно показать, что принцип эквивалентности не верен. Потому что если уменьшается длина метра и, следовательно, размер атома, то энергия фотона, излучаемого атомом, должна возрасти (смотри параграф 3.6), а не уменьшиться, вопреки принципу эквивалентности. Таким образом, ошибка, совершаемая в общей теории относительности при расчёте скорости света в гравитационном поле, состоит в предположении об инвариантности интервала. Это предположение ошибочно, потому что интервал в гравитационном поле изменяется. Более того, физический смысл уравнения (1.20) как раз и состоит в изменении величины интервала вблизи большой массы. Пусть световой луч проходит вблизи большой массы (смотри рисунок 5.7). С точки зрения наблюдателя, находящегося вблизи большой массы рядом со световым лучом, интервал ds вдоль этого луча будет равен нулю: Все величины, входящие в это уравнение, измеряются наблюдателем при помощи стандартных часов (скорость которых изменяется вблизи большой массы) и стандартных линеек (длины которых уменьшаются вблизи большой массы). Световой луч движется из точки А в точку В, искривляясь вблизи большой массы М. С точки зрения наблюдателя, находящегося в точке А, интервал вдоль светового луча вблизи точки А равен нулю. И с точки зрения наблюдателя, находящегося в точке С, интервал вдоль светового луча вблизи точки С равен нулю. Но скорость светового луча в точке С отличается от его скорости в точке А. Поэтому интервал вдоль светового луча вблизи точки С, равный нулю для наблюдателя в точке С, уже не будет равен нулю для наблюдателя в точке А. Рассмотрим теперь, чему будет равен этот интервал ds вдоль светового луча с точки зрения наблюдателя, удалённого от большой массы. Из уравнения (1.20) следует, что с точки зрения этого наблюдателя величина c2dt2 уменьшится, а величина d 2 возрастёт. И поэтому ясно, что величина интервала изменится. 5.6 Об измерении скорости света в гравитационном поле По поводу написанного в предыдущем параграфе сторонники общей теории относительности могут сказать примерно следующее: Уменьшение скорости света в гравитационном поле – это не просто теоретическое следствие, вытекающее из самого фундамента общей теории относительности. В настоящее время замедление скорости света в гравитационном поле – это экспериментально установленный факт. Начиная со второй половины 20-го века, неоднократно проводились эксперименты по измерению временной задержки радиолокационного сигнала, проходящего вблизи Солнца. Общая теория относительности предсказывает, что свет (электромагнитный сигнал), проходя вблизи Солнца, должен задерживаться примерно на 240 микросекунд, и эксперименты подтверждают это предсказание с точностью около 0,1%. Об этом написано, например, в 5-м томе Физической энциклопедии в статье “Тяготение” [41]. Смотри также [63,64]. Да, действительно, общая теория относительности предсказывает, что свет, проходя вблизи Солнца, должен задерживаться, и проведённые эксперименты подтверждают это. Но всё дело в том, что эксперименты по измерению скорости света в гравитационном поле – это не прямые эксперименты, а косвенные. На рисунках 5.8 и 5.9 показано, в чём состоит принципиальное отличие прямого эксперимента по измерению задержки (или, может быть, ускорения) радиосигнала, проходящего вблизи Солнца, от косвенного. Косвенный эксперимент по измерению времени прохождения радиосигнала вблизи Солнца. Когда Земля, Солнце и Меркурий находятся приблизительно на одной линии, с Земли на Меркурий посылается радиосигнал. Радиосигнал проходит вблизи Солнца, отражается от Меркурия и возвращается обратно на Землю. В эксперименте измеряется полное время t движения радиосигнала “туда” и “обратно”. Теперь нужно ответить на вопрос: а если “убрать” Солнце, время t увеличится или уменьшится? Но всё дело в том, что “убрать” Солнце невозможно. Поэтому время t сравнивается не с “реальным” временем движения радиосигнала в пустом пространстве, а с расчётным временем tP. Причём, время tP рассчитывается по формулам общей теории относительности, и при этом используется ряд дополнительных предположений. Например, предположение о том, что частота радиосигнала НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ при движении в гравитационном поле. Прямой эксперимент по измерению времени прохождения радиосигнала вблизи Солнца. Искусственные спутники А, В, С, D, E, F находятся на большом удалении от Солнца (где можно пренебречь искривлением пространства-времени) и за счёт работы своих двигателей остаются всё время неподвижными относительно Солнца и относительно звёзд. При этом спутники А, В, С, D образуют квадрат с центром в центре Солнца, спутник Е находится на середине прямой, соединяющей спутники А и D, а спутник F находится на середине прямой, соединяющей спутники B и С. Часы на всех спутниках синхронизованы и показывают мировое время. В момент времени t0 со спутников А, Е и D отправляется радиосигнал соответственно на спутники В, F, C. В момент времени t сигнал достигает спутников В и С. А в момент времени tF – спутника F. Если tF < t, то, следовательно, радиосигнал, проходя вблизи Солнца, задерживается. А если tF > t, то, следовательно, радиосигнал, проходя вблизи Солнца, наоборот, ускоряется. Итак, необходимо подчеркнуть ещё раз, что все эксперименты по измерению “задержки” Институт исследований природы времени, Считай, та же РАЕН
.
support1031@rector.msu.ru 23 янв в 12:30 Ответ из МГУ. "Добрый день. Как видно на сайте, это виртуальный институт. Инициатива создания исходила от сотрудников биологического факультета. Контакты есть на сайте." За дальнейшими разъяснениями вы можете обратиться непосредственно на биофак.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Озарение.
0