Общая теория относительности. Нераскрытая тайна тяготения

Страницы работы

Содержание работы

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

НЕРАСКРЫТАЯ ТАЙНА ТЯГОТЕНИЯ

Закон тяготения Ньютона позволял со всей возможной тогда точностью описывать и предсказывать движение тел, как земных, так и небесных, под действием силы тяжести. Смущало лишь одно обстоятельство: при выводе своего закона Ньютон полагал, что тела (в частности, Солнце и Земля) притягиваются друг к другу через абсолютную пустоту, т. е. без какого-либо контакта или посредника (принцип действия на расстоянии, или дальнодействия).

Кроме того, Ньютон считал, что притяжение тел осуществляется мгновенно, иначе говоря, с бесконечно большой скоростью (принцип мгновенного дальнодействия). Это представлялось абсурдным; даже выдающиеся учёные, например Готфрид Лейбниц и Леонард Эйлер, отказывались принимать ньютонов подход к тяготению и придерживались декартовой концепции вихрей (см. статью «От Галилея к Ньютону» в томе «Физика», часть 1, «Энциклопедии для детей»).

Наконец, было совершенно непонятно, почему тела притягиваются, — объяснять это явление Ньютон просто не стал. Он констатировал сам факт тяготения и закон его действия без каких-либо попыток выяснить природу феномена. Между тем физиков всё больше интересовали именно причины универсального свойства всех массивных тел притягиваться друг к другу.

116

Вихри тонкой материи по представлению Декарта.

Гравюра из прижизненного собрания сочинений Декарта.

МЕХАНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЯГОТЕНИЯ

В мемуаре 1675 г. Ньютон объяснял притяжение других тел Землёй так: особая тонкая среда — гравитационный эфир — вследствие своей вязкости сгущается планетой. В результате возникает поток эфира, направленный сверху вниз, к Земле; этот поток как бы прижимает все тела к планете. Однако позднее Ньютон отказался от своего объяснения, видимо, потому, что вместо одной загадки вводил другую — гипотетический эфир.

С созданием механики Ньютона возникла программа полного описания любых физических явлений на основе одной только механики. Казалось, что и тяготение может быть объяснено чисто механически — с помощью законов движения тел, без привлечения таинственных невидимых сущностей вроде эфира.

В 70-х гг. XIX в. наибольшей популярностью пользовалась атомистическая модель тяготения швейцарского физика Жоржа Луи Лесажа (1724—1803), предложенная ещё в 1784 г. Суть модели в том, что мировое пространство заполнено мельчайшими твёрдыми частицами (наподобие демокритовых атомов), которые движутся с огромной скоростью во всевозможных направлениях. Размеры частиц очень малы по сравнению с расстояниями между ними, а потому их взаимные столкновения маловероятны. Отдельное тело, подвергаясь с разных сторон хаотической бомбардировке частицами, должно оставаться в равновесии. Если по соседству с ним находится другое тело, то часть потока частиц, падающих на первое тело, экранируется вторым, и в результате возникает сила, толкающая первое тело ко второму. Точно такое же экранирующее действие первого тела приводит к силе, заставляющей двигаться к нему второе тело.

Из расчётов следовало, что при определённых скоростях частиц гипотеза Лесажа могла объяснить притяжение тел в соответствии с законом Ньютона. Но, истолковывая один закон механики Ньютона, гипотеза входила в противоречие с другим — с законом сохранения механической энергии. Удары частиц, пусть и редкие, должны были вести к уменьшению их скорости, а следовательно, и к ослаблению тяготения.

Поэтому стали появляться модификации модели Лесажа, однако они страдали другим недостатком: в них

*Мемуар — здесь устаревшее название научных записок.

117

Хендрик Антон Лоренц.

наряду с обычными материальными средами вводилась среда ненаблюдаемая — некая тонкая невесомая материя, т. е. эфир. Авторы этих моделей исходили из допущений, не подкреплённых экспериментально, и получали выводы, которые нельзя было проверить опытным путём или астрономическими наблюдениями.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Электродинамика Фарадея — Максвелла — Герца — Лоренца показала, что в пустом пространстве существуют волны особой субстанции, названной электромагнитным полем. Возмущение поля в некоторой точке вызывает его изменение в соседних, так что возмущение (волна) распространяется с определённой (конечной) скоростью и передаётся на большие расстояния.

Концепция поля позволила усовершенствовать механическую картину мира по Ньютону, заменив прежний (ньютонов) принцип дальнодействия принципом близкодействия. В дальнейшем частная теория относительности привела к изъятию из физики понятия эфира (см. главу «Частная теория относительности»).

Теперь многие учёные считали возможным описать все явления физики уже на основе электромагнитной теории, и в частности создать новую теорию тяготения, где оно представлялось бы как некоторое состояние электромагнитного поля. В модели нидерландского физика Хендрика Антона Лоренца механизм воздействия электромагнитного поля на тела, приводящий к их гравитационному притяжению, почти такой же, как у Лесажа. Отличие заключается в том, что пространство пронизывается не корпускулами, а электромагнитными волнами, способными проникать через тела без уменьшения своей интенсивности.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Учебные пособия
Размер файла:
2 Mb
Скачали:
0