|
Sinoid
В некотором смысле в ОТО гравитация даже более осязаема, чем она была у Ньютона.
Ньютон видел, что закон гравитационного дальнодействия прекрасно все описывает. Но сам принцип дальнодействия (не локальности) казался ему нелепым. Если задуматься: вот я нахожусь в дальнем уголке космоса, где нет звезд и света. Полная темнота. Где-то рядом со мной черная дыра. Откуда я знаю, где она, чтобы начать в нее падать? Вакуум вокруг меня со всех сторон совершенно одинаковый, черная дыра не излучает в мою сторону совершенно никаких сигналов. Что-то в той точке, в которой я нахожусь, должно подсказывать мне, куда двигаться. Подталкивать меня в нужном направлении. Но что это может быть?
Мы сейчас настолько привыкли у дальнодействию, что нам оно кажется тривиальным: одно тело притягивается к другому через космическую пустоту. Как два магнита или электрических заряда. Ничего странного вроде нет. Там ведь тоже аналогичное уравнение, "обратные квадраты", произведение зарядов и т.д. Наоборот, к такому вот дальнодействию теперь нужно свести многие непонятные вещи, чтобы стало "понятно". Но на самом деле тут понятна только половина.
Для магнитов и зарядов (уже после Ньютона, правда) было введено понятие электромагнитного поля и написаны дифференциальные уравнения этого поля, которые свели все электромагнитные взаимодействия к локальным (электродинамика Максвелла). Заряд стал взаимодействовать не с другим зарядом, а с полем этого другого заряда. Поле стало третьим объектом взаимодействия в системе "заряд-поле-заряд". Так что мы говорим: первый заряд создает электромагнитное поле, которое расходится во все стороны, доходит до второго заряда и действует на него. Между зарядами есть поле, а не просто пустота. Если я заряд в темноте, я всегда знаю, где находится другой заряд, т.к. меня окружает созданное им поле, и я чувствую, в каком направлении оно нарастает. Взаимодействие перестало происходить с бесконечной скоростью, все стало определяться скоростью распространения электромагнитных волн.
Если зарядом очень быстро "трясти", поле может даже "оторваться" от заряда и улететь в пространство, став самостоятельной сущностью (электромагнитная волна) и унося с собой импульс и энергию. Это одно из главных доказательств того, что поле реально (т.е. это самостоятельный третий участник взаимодействия).
Для гравитации уравнение "обратных квадратов" держалось дольше. Но и для нее в конце концов Эйнштейн сделал то же, что сделал до него Максвелл для электромагнетизма. Эйнштейн дал дифференциальные уравнения гравитационного поля, из которых так же следовало, что это поле - вполне самостоятельная сущность. Если быстро "трясти" какой-нибудь массой (скажем, две быстро вращающиеся друг вокруг друга черные дыры), то гравитационное поле тоже может от них "оторваться", унося с собой энергию и импульс.
Только оказалось, что дифференциальные уравнения гравитационного поля описывают не что-то в пространстве-времени, а кривизну этого самого пространства-времени. Примерно такую аналогию можно привести. Электромагнитное поле - это, скажем, водомерки, бегающие по поверхности воды. А гравитационное поле - это волны самой поверхности воды. Когда по воде бегут волны, расстояние между двумя плавающими спичками вдоль поверхности воды может измениться. Так и обнаружили гравитационные волны.
Так что ОТО разрешила вопрос, который задавал себе Ньютон. Если я в темноте и где-то рядом находится черная дыра, то я знаю, куда мне падать. Грубо говоря, черная дыра "излучает" гравитационное поле кривизны пространства-времени, которое доходит до меня. Когда я оказываюсь внутри этого поля, то я чувствую, в какую сторону кривизна пространства-времени увеличивается.
Ньютон полагал, что если вокруг меня темнота и пустое однородное пространство, а где-то рядом черная дыра, то я не знаю, куда мне падать. Где гравитация? Что это вообще такое?
Теперь мы знаем, что гравитация - это пустое, но не однородное пространство-время. Грубо говоря, у пространства есть форма (как было сказано в одном фильме про жизнь Эйнштейна). Гравитация - это форма пространства-времени. Ньютон мыслил так, что пространство везде и всегда одинаково (и никакой формы оно не имеет), но в нем могут происходить разные вещи, а время от всего этого никак не зависит.
Эйнштейн же добавил, что и само пространство везде разное - имеет разную форму в разных точках и в разное время, а скорость течения времени в разных точках пространства и времени тоже разная. Пространство-время - это полноправный участник взаимодействия тел, которые в него погружены. Оно меняет свою форму под воздействием того, что в нем происходит (и наоборот).
Этот новый участник взаимодействий оказался настолько "реальным", что стали даже задаваться вопросом о том, а не сделан ли наш мир вообще из одного только пространства-времени (геометродинамика)? Может, все известные взаимодействия можно свести к динамике пространства-времени, в котором нет ничего, кроме пустоты?
Короче говоря, никак не подумаешь, что Эйнштейн сказал, будто гравитации нет. Просто сам термин "гравитация" стал обозначать совершенно не то, что раньше. Раньше так называли силу и связывали с ней скалярное (одно число в точке пространства и времени) поле гравитационного потенциала. Теперь так называют поле метрического тензора пространства-времени (нечто вроде вектора, но еще на ступенку сложнее), который имеет десять компонент в каждой точке пространства-времени (вместо одного числа, как было раньше). И при этом этот тензор описывет форму самого пространства-времени, а не величину какого-то поля в нем. Поэтому говорить о силе гравитации стало трудно: тело движется согласно форме пространства-времени в данной точке, и никакие силы для этого не нужны.
Всегда существовало представление о естественном движении, которое не нуждается в обьяснении. Т.е. силы для такого движения не требуются. Аристотель считал, что планеты дигаются по окружностям, т.к. это естественное движение (на небесах) и объяснять тут нечего. Галилей считал, что естественное движение - это вечное движение по прямой с постоянной скоростью. Для такого вида движения силы не требуются. Эйнштенй же сказал, что естественное движение - это такое, при котором тело движется согласно форме пространства-времени в данной точке. Вот для этого движения силы не нужны.
|
уже не работает, то и сам термин "Гравитация", которую она описывала, теперь следует упразднить? Вроде как раз мы теперь знаем, что, скажем, теплорода нет (а есть тепловое движение частиц), то незачем и пользоваться термином "Теплород" (а следует говорить "Тепловое движение")?