Einstein ve Poincaré'nin özel görelilik teorisi Galileo'nun görelilik ilkesini hatırlayalım; bu ilke, eğer hareketsiz bir referans çerçevesinden düzgün bir şekilde hareket eden bir referans çerçevesinden diğerine geçersek, Newton ve Galileo'nun fiziksel yasalarının tamamen değişmeden kalacağını belirtir.

14. Bölüm Görelilik ve Zamanın Geri Dönüşü Dolayısıyla, zamanın gerçekliğini tanımak, Evrenin yasalarını nasıl seçtiğini anlamak için yeni yaklaşımların yanı sıra kuantum mekaniğinin zorluklarını çözmenin yollarını da açar. Ancak yine de ciddi sorunların üstesinden gelmemiz gerekiyor.

2.4. Ontolojik görelilik ve gerçekçilik teorisi Çevirinin belirsizliği tezinden ve ontolojik yükümlülükler fikrinden ontolojik görelilik çıkar; bu, her şeyden önce referansın anlaşılmaz olduğu, ne olduğunu bilemeyeceğimiz anlamına gelir.

Albert Einstein'ın bir anda bir aydınlanma yaşadığını söylüyorlar. Bilim adamının Bern'de (İsviçre) bir tramvaya bindiği iddia edildi, sokak saatine baktı ve aniden tramvay ışık hızına çıkarsa algısına göre bu saatin duracağını ve etrafta zaman olmayacağını fark etti. Bu onu, göreliliğin temel varsayımlarından birini formüle etmeye yöneltti: farklı gözlemciler, mesafe ve zaman gibi temel nicelikler de dahil olmak üzere, gerçekliği farklı algılarlardı.

Bilimsel açıdan konuşursak, o gün Einstein herhangi bir fiziksel olayın veya olgunun tanımının şunlara bağlı olduğunu fark etti: referans sistemleri gözlemcinin bulunduğu yer. Örneğin bir tramvay yolcusu gözlüklerini düşürürse, o zaman onun için dikey olarak aşağıya düşecek ve sokakta duran bir yaya için, gözlükler düşerken tramvay hareket ettiği için gözlükler bir parabol şeklinde düşecektir. Herkesin kendine göre bir referans çerçevesi vardır.

Ancak bir referans çerçevesinden diğerine geçerken olayların tanımları değişse de değişmeyen evrensel şeyler de vardır. Gözlüklerin düşüşünü anlatmak yerine, düşmelerine neden olan doğa kanunu hakkında bir soru sorarsak, bu sorunun cevabı, sabit koordinat sistemindeki gözlemci için de, hareketli koordinat sistemindeki gözlemci için de aynı olacaktır. sistem. Dağıtılmış hareket yasası sokakta ve tramvayda eşit şekilde geçerlidir. Yani olayların tanımı gözlemciye bağlıyken doğa kanunları gözlemciye bağlı değildir, yani bilim dilinde yaygın olarak söylendiği gibi, gözlemciye bağlıdır. değişmez. Bütün mesele bu görelilik ilkesi.

Her hipotez gibi, görelilik ilkesinin de gerçek doğal olaylarla ilişkilendirilerek test edilmesi gerekiyordu. Görelilik ilkesinden Einstein iki ayrı (ilişkili de olsa) teori türetmiştir. Özel veya özel görelilik teorisi sabit hızla hareket eden tüm referans sistemleri için doğa yasalarının aynı olduğu konumundan gelir. Genel görelilik teorisi bu prensibi ivmeyle hareket edenler de dahil olmak üzere herhangi bir referans çerçevesine genişletir. Özel görelilik teorisi 1905'te yayınlandı ve matematiksel açıdan daha karmaşık olan genel görelilik teorisi, 1916'da Einstein tarafından tamamlandı.

Özel görelilik teorisi

Işık hızına yakın hızlarda hareket ederken ortaya çıkan paradoksal ve mantığa aykırı etkilerin çoğu, özel görelilik teorisi tarafından tahmin edilmektedir. Bunlardan en ünlüsü saati yavaşlatma etkisi veya Zaman genişleme etkisi. Bir gözlemciye göre hareket eden bir saat, onun için, elindeki aynı saatten daha yavaş ilerler.

Gözlemciye göre ışık hızına yakın hızlarda hareket eden bir koordinat sisteminde zaman uzar, nesnelerin hareket yönü ekseni boyunca uzaysal kapsamı (uzunluğu) ise tam tersine sıkıştırılır. olarak bilinen bu etki Lorentz-Fitzgerald kasılması 1889'da İrlandalı fizikçi George Fitzgerald (1851-1901) tarafından tanımlanmış ve 1892'de Hollandalı Hendrick Lorentz (1853-1928) tarafından genişletilmiştir. Lorentz-Fitzgerald indirgemesi, Dünya'nın uzaydaki hareketinin hızını "eter rüzgarını" ölçerek belirlemeye yönelik Michelson-Morley deneyinin neden olumsuz sonuç verdiğini açıklıyor. Einstein daha sonra bu denklemleri özel görelilik teorisine dahil etti ve bunları benzer bir kütle dönüşüm formülüyle destekledi; buna göre, cismin hızı ışık hızına yaklaştıkça cismin kütlesi de artar. Böylece, 260.000 km/s'lik bir hızda (ışık hızının %87'si), hareketsiz bir referans çerçevesinde yer alan bir gözlemcinin bakış açısından nesnenin kütlesi iki katına çıkacaktır.

Einstein'ın zamanından bu yana, sağduyuya ne kadar aykırı görünse de, tüm bu tahminler tam ve doğrudan deneysel olarak doğrulanmıştır. En aydınlatıcı deneylerden birinde, Michigan Üniversitesi'ndeki bilim adamları, düzenli transatlantik uçuşlar yapan bir uçağa ultra hassas atom saatleri yerleştirdiler ve kendi havaalanına her dönüşten sonra, okumalarını kontrol saatiyle karşılaştırdılar. Uçaktaki saatin giderek kontrol saatinin gerisinde kaldığı ortaya çıktı (tabiri caizse, saniyenin kesirlerinden bahsettiğimizde). Son yarım yüzyıldan beri bilim insanları, hızlandırıcı adı verilen devasa donanım komplekslerini kullanarak temel parçacıkları inceliyorlar. Bunlarda, yüklü atom altı parçacıkların (protonlar ve elektronlar gibi) ışınları ışık hızına yakın hızlara kadar hızlandırılır ve ardından çeşitli nükleer hedeflere ateşlenir. Hızlandırıcılarda yapılan bu tür deneylerde, hızlandırılmış parçacıkların kütlesindeki artışı hesaba katmak gerekir - aksi takdirde deneyin sonuçları makul bir yoruma uygun olmayacaktır. Ve bu anlamda, özel görelilik teorisi, uzun zamandır varsayımsal teoriler kategorisinden, Newton'un mekanik yasalarıyla eşit olarak kullanıldığı uygulamalı mühendislik araçları alanına geçmiştir.

Newton yasalarına dönersek, özel görelilik teorisinin, dışarıdan klasik Newton mekaniğinin yasalarıyla çelişmesine rağmen, hareket eden cisimleri tanımlamak için uygulanırsa, aslında Newton yasalarının tüm olağan denklemlerini neredeyse tam olarak yeniden ürettiğini özellikle belirtmek isterim. ışık hızından çok daha düşük hızlarda. Yani özel görelilik teorisi Newton fiziğini iptal etmez, onu genişletir ve tamamlar.

Görelilik ilkesi aynı zamanda dünyanın yapısına ilişkin bu modelde bu kadar önemli bir rol oynayan şeyin neden başka bir hız değil de ışık hızı olduğunu anlamaya da yardımcı olur - bu, ışık hızıyla ilk kez karşılaşanların çoğunun sorduğu bir sorudur. görecelilik teorisi. Işık hızı, bir doğa bilimi yasasıyla belirlendiği için evrensel bir sabit olarak öne çıkıyor ve özel bir rol oynuyor. Görelilik ilkesi gereği ışığın boşluktaki hızı C her referans sisteminde aynıdır. Bu, sağduyuya aykırı gibi görünebilir, çünkü görünen o ki, ışık hareketli bir kaynaktan (ne kadar hızlı hareket ederse etsin) ve sabit bir kaynaktan gözlemciye aynı anda ulaşıyor. Ancak bu doğrudur.

Işık hızı, doğa yasalarındaki özel rolü nedeniyle genel görelilik teorisinde merkezi bir yer tutar.

Genel görelilik teorisi

Genel görelilik teorisi tüm referans sistemleri için geçerlidir (sadece birbirlerine göre sabit hızda hareket edenler için değil) ve matematiksel olarak özel olandan (yayınları arasındaki on bir yıllık boşluğu açıklayan) çok daha karmaşık görünmektedir. Özel bir durum olarak özel görelilik teorisini (ve dolayısıyla Newton yasalarını) içerir. Aynı zamanda genel görelilik teorisi öncekilerden çok daha ileri gidiyor. Özellikle yerçekimine yeni bir yorum getiriyor.

Genel görelilik teorisi dünyayı dört boyutlu hale getirir: Üç uzamsal boyuta zaman da eklenir. Dört boyutun tümü birbirinden ayrılamaz, dolayısıyla artık üç boyutlu dünyada olduğu gibi iki nesne arasındaki uzaysal mesafeden değil, olayların arasındaki, birbirlerine olan mesafeleri birleştiren uzay-zaman aralıklarından bahsediyoruz - her ikisi de. zamanda ve uzayda. Yani, uzay ve zaman, dört boyutlu bir uzay-zaman sürekliliği olarak kabul edilir veya basitçe, boş zaman. Bu süreklilik içinde birbirlerine göre hareket eden gözlemciler, iki olayın aynı anda mı meydana geldiği veya birinin diğerinden önce mi gerçekleştiği konusunda bile anlaşamayabilirler. Neyse ki zavallı aklımız, neden-sonuç ilişkilerini ihlal etme noktasına gelmiyor - yani genel görelilik teorisi bile, iki olayın aynı anda ve farklı şekillerde gerçekleşmediği koordinat sistemlerinin varlığına izin vermiyor. diziler.

Newton'un evrensel çekim yasası bize Evrendeki herhangi iki cisim arasında karşılıklı çekim kuvveti olduğunu söyler. Bu açıdan bakıldığında, aralarında karşılıklı çekim kuvvetleri etkili olduğundan Dünya Güneş'in etrafında dönmektedir. Ancak genel görelilik bizi bu olaya farklı bakmaya zorluyor. Bu teoriye göre yerçekimi, uzay-zamanın elastik dokusunun kütlenin etkisi altında deformasyonunun (“eğriliği”) bir sonucudur (örneğin Güneş gibi cisim ne kadar ağırsa, uzay-zaman o kadar fazla “bükülür”. ve buna bağlı olarak yerçekimi kuvveti alanı da o kadar güçlü olur). Üzerine devasa bir topun yerleştirildiği, sıkıca gerilmiş bir tuval (bir tür trambolin) hayal edin. Kanvas topun ağırlığı altında deforme olur ve çevresinde huni şeklinde bir çöküntü oluşur. Genel görelilik teorisine göre, Dünya, ağır bir topun (Güneş) uzay-zamanı "itmesi" sonucu oluşan bir huninin konisi etrafında dönmek üzere fırlatılan küçük bir top gibi Güneş'in etrafında döner. Ve bize yerçekimi kuvveti gibi görünen şey aslında uzay-zamanın eğriliğinin tamamen dışsal bir tezahürüdür ve Newton'un anlayışına göre kesinlikle bir kuvvet değildir. Bugüne kadar yerçekiminin doğası hakkında genel görelilik teorisinin bize sunduğundan daha iyi bir açıklama yoktur.

Genel göreliliği test etmek zordur çünkü normal laboratuvar koşullarında sonuçları Newton'un yerçekimi yasasının öngördüğü sonuçlarla neredeyse tamamen aynıdır. Bununla birlikte, birkaç önemli deney gerçekleştirildi ve bunların sonuçları, teorinin doğrulandığını düşünmemize izin veriyor. Buna ek olarak, genel görelilik, Merkür'ün sabit yörüngesinden klasik Newton mekaniği açısından açıklanamayan küçük sapmaları veya uzak yıldızlardan gelen elektromanyetik radyasyonun geçerken bükülmesi gibi uzayda gözlemlediğimiz olguları açıklamaya yardımcı olur. Güneş'e yakınlık.

Aslında, genel göreliliğin öngördüğü sonuçlar, yalnızca süper güçlü kütleçekim alanlarının varlığında Newton yasalarının öngördüğü sonuçlardan önemli ölçüde farklıdır. Bu, genel görelilik teorisini tam olarak test etmek için ya çok büyük nesnelerin ya da alışılagelmiş sezgisel fikirlerimizin hiçbirinin uygulanamayacağı kara deliklerin ultra hassas ölçümlerine ihtiyacımız olduğu anlamına gelir. Dolayısıyla görelilik teorisini test etmek için yeni deneysel yöntemlerin geliştirilmesi deneysel fiziğin en önemli görevlerinden biri olmaya devam ediyor.

GTO ve RTG: bazı vurgular

1. Sayısız kitapta - monografiler, ders kitapları ve popüler bilim yayınlarının yanı sıra çeşitli makalelerde - okuyucular, genel görelilik teorisine (GTR) yapılan atıfları yüzyılımızın en büyük başarılarından biri, harika bir başarı olarak görmeye alışkındır. Teori, modern fizik ve astronominin vazgeçilmez bir aracıdır. Bu arada A. A. Logunov'un makalesinden, GTR'nin terk edilmesi gerektiğini, kötü, tutarsız ve çelişkili olduğunu düşünüyorlar. Bu nedenle, GTR'nin başka bir teoriyle ve özellikle A. A. Logunov ve işbirlikçileri tarafından oluşturulan göreceli yerçekimi teorisiyle (RTG) değiştirilmesi gerekiyor.

70 yılı aşkın süredir var olan ve üzerinde çalışılan GTR değerlendirmesinde birçok kişinin yanıldığı ve A. A. Logunov liderliğindeki yalnızca birkaç kişinin GTR'nin gerçekten atılması gerektiğini gerçekten anladığı böyle bir durum mümkün müdür? Çoğu okuyucu muhtemelen şu cevabı bekliyor: Bu imkansız. Aslında ancak tam tersi şekilde cevap verebilirim: “Bu” prensipte mümkündür, çünkü dinden değil bilimden bahsediyoruz.

Çeşitli din ve mezheplerin kurucuları ve peygamberleri, içeriklerinin nihai hakikat olduğu ilan edilen kendi “kutsal kitaplarını” yaratmış ve yaratmaya devam etmektedir. Birisi şüphe ederse, bu onun için daha da kötü olur, bunun sonucunda ortaya çıkan sonuçlarla birlikte kafir olur, hatta çoğu zaman kanlı olur. Hiç düşünmemek, kilise liderlerinden birinin iyi bilinen formülünü takip ederek inanmak daha iyidir: "İnanıyorum çünkü bu saçma." Bilimsel dünya görüşü temelde bunun tersidir: Hiçbir şeyi olduğu gibi kabul etmemeyi gerektirir, kişinin her şeyden şüphe etmesine izin verir ve dogmaları tanımaz. Yeni gerçeklerin ve düşüncelerin etkisi altında, bakış açınızı değiştirmek, kusurlu bir teoriyi daha mükemmel bir teoriyle değiştirmek veya örneğin eski bir teoriyi bir şekilde genelleştirmek yalnızca mümkün değil, aynı zamanda haklıysa gereklidir. Bireyler açısından da durum benzerdir. Dini doktrinlerin kurucuları yanılmaz kabul edilir ve örneğin Katolikler arasında yaşayan bir kişi bile - "hüküm süren" Papa - yanılmaz ilan edilir. Bilim yanılmaz insan tanımaz. Fizikçilerin (açıklık sağlamak için fizikçiler hakkında konuşacağım) mesleklerinin büyük temsilcilerine, özellikle de Isaac Newton ve Albert Einstein gibi devlere duydukları büyük, hatta bazen istisnai saygının, azizlerin aziz sayılmasıyla hiçbir ilgisi yoktur. tanrılaştırma. Ve büyük fizikçiler de insandır ve tüm insanların zayıf yönleri vardır. Burada sadece bizi ilgilendiren bilim hakkında konuşursak, o zaman en büyük fizikçiler her zaman her konuda haklı değillerdir; onlara saygı ve onların değerlerinin tanınması yanılmazlığa değil, bilimi dikkate değer başarılarla zenginleştirmeyi başardıkları gerçeğine dayanmaktadır. çağdaşlarından daha ileriyi ve daha derini görebilmek.

2. Şimdi temel fiziksel teorilerin gereklilikleri üzerinde durmak gerekiyor. Öncelikle böyle bir teorinin uygulanabilirliği açısından eksiksiz olması veya kısaca söyleyeceğim gibi tutarlı olması gerekir. İkincisi, fiziksel bir teorinin fiziksel gerçekliğe uygun olması veya daha basit bir ifadeyle deneyler ve gözlemlerle tutarlı olması gerekir. Başta matematik yasalarına ve kurallarına uymak olmak üzere başka gerekliliklerden de bahsedilebilir, ancak bunların hepsi ima edilmektedir.

Söylenenleri klasik, göreli olmayan mekanik örneğini kullanarak açıklayalım - bazı "nokta" parçacıklarının hareketi ile ilgili prensipte en basit probleme uygulanan Newton mekaniği. Bilindiği gibi böyle bir parçacığın gök mekaniği problemlerindeki rolü, bir gezegenin tamamı veya uydusu tarafından oynanabilir. Şimdilik izin ver t 0 parçacık bir noktada A koordinatlarla xiA(t 0) ve v hızına sahiptir iA(t 0) (Burada Ben= l, 2, 3, çünkü uzaydaki bir noktanın konumu üç koordinatla tanımlanır ve hız bir vektördür). O halde, parçacığa etki eden tüm kuvvetler biliniyorsa, mekanik yasaları konumu belirlememize izin verir. B ve parçacık hızı v Ben daha sonraki herhangi bir zamanda T yani iyi tanımlanmış değerleri bulun xiB(T) ve v iB(T). Kullanılan mekanik yasaları kesin bir cevap vermeseydi ve örneğin bizim örneğimizde parçacığın o anda T herhangi bir noktada bulunabilir B veya tamamen farklı bir noktada C? Böyle bir klasik (kuantum dışı) teorinin eksik olacağı veya sözü edilen terminolojiye göre tutarsız olacağı açıktır. Ya takviye edilmesi, belirsiz hale getirilmesi ya da tamamen atılması gerekir. Newton'un mekaniği, belirtildiği gibi tutarlıdır; kendi yeterlilik ve uygulanabilirlik alanındaki sorulara açık ve iyi tanımlanmış yanıtlar verir. Newton mekaniği aynı zamanda bahsedilen ikinci gereksinimi de karşılar - buna dayanarak elde edilen sonuçlar (ve özellikle koordinat değerleri). x ben(T) ve hız v Ben (T)) gözlem ve deneylerle tutarlıdır. İşte bu nedenle tüm gök mekaniği (gezegenlerin ve uydularının hareketinin tanımı) şimdilik tamamen ve tam bir başarıyla Newton mekaniğine dayanıyordu.

3. Ancak 1859'da Le Verrier, Güneş'e en yakın gezegen olan Merkür'ün hareketinin Newton mekaniğinin öngördüğünden biraz farklı olduğunu keşfetti. Spesifik olarak, gezegenin eliptik yörüngesinin Güneş'e en yakın noktası olan günberi noktasının, diğer gezegenlerden gelen tüm bilinen rahatsızlıklar dikkate alındığında beklenenden farklı olarak, yüzyılda 43 yay saniyelik bir açısal hızla döndüğü ortaya çıktı. onların uyduları. Daha önce Le Verrier ve Adams, o dönemde Güneş'e en uzak gezegen olan Uranüs'ün hareketini analiz ederken esasen benzer bir durumla karşılaşmışlardı. Hesaplamalar ve gözlemler arasındaki tutarsızlık için Uranüs'ün hareketinin Neptün adı verilen daha uzak bir gezegenden etkilendiğini öne süren bir açıklama buldular. 1846'da Neptün aslında tahmin edilen konumunda keşfedildi ve bu olay haklı olarak Newton mekaniğinin bir zaferi olarak değerlendiriliyor. Oldukça doğal olarak Le Verrier, Merkür'ün hareketindeki bahsedilen anormalliği, hala bilinmeyen bir gezegenin - bu durumda, Güneş'e daha da yaklaşan belirli bir Vulcan gezegeninin - varlığıyla açıklamaya çalıştı. Ancak ikinci kez "hile başarısız oldu" - Vulkan diye bir şey yok. Daha sonra, Güneş-gezegen sistemine uygulandığında yerçekimi kuvvetinin yasaya göre değiştiğini söyleyen Newton'un evrensel çekim yasasını değiştirmeye çalışmaya başladılar.

burada ε küçük bir değerdir. Bu arada, günümüzde astronominin bazı belirsiz sorularını açıklamak için benzer bir teknik kullanılıyor (başarısız olsa da) (gizli kütle probleminden bahsediyoruz; örneğin yazarın "Fizik ve Astrofizik Üzerine" adlı kitabına bakınız). aşağıda, s. 148). Ancak bir hipotezin teoriye dönüşmesi için bazı ilkelerden yola çıkmak, ε parametresinin değerini belirtmek ve tutarlı bir teorik şema oluşturmak gerekir. Kimse başarılı olamadı ve Merkür'ün günberisinin dönüşü sorunu 1915'e kadar cevapsız kaldı. İşte o zaman, Birinci Dünya Savaşı'nın ortasında, çok az kişinin soyut fizik ve astronomi problemleriyle ilgilendiği bir dönemde, Einstein (yaklaşık 8 yıllık yoğun bir çabanın ardından) genel görelilik teorisinin oluşturulmasını tamamladı. GTR'nin temelini oluşturmanın bu son aşaması, Kasım 1915'te bildirilen ve yazılan üç kısa makalede ele alındı. Bunlardan ikincisinde, 11 Kasım'da bildirilen Einstein, genel göreliliğe dayanarak, Merkür'ün günberisinin Newton'a kıyasla ek dönüşünü hesapladı ve bunun eşit olduğu ortaya çıktı (gezegenin etrafındaki devrimi başına radyan cinsinden). Güneş)

Ve C= 3·10 10 cm s –1 – ışık hızı. Son ifadeye (1) geçerken Kepler'in üçüncü yasası kullanıldı.

Nerede T– gezegenin devrim dönemi. Tüm miktarların şu anda bilinen en iyi değerlerini formül (1)'e koyarsak ve ayrıca devir başına radyandan, yüzyılda yay saniye cinsinden dönüşe (işaret ″) temel bir dönüşüm yaparsak, o zaman Ψ = 42 değerine ulaşırız. ″.98 / yüzyıl. Gözlemler, şu anda elde edilen yaklaşık ± 0″.1/yüzyıllık doğrulukla bu sonuçla uyumludur (Einstein ilk çalışmasında daha az doğru veriler kullanmıştır, ancak hata sınırları dahilinde teori ve gözlemler arasında tam bir uyum elde etmiştir). Formül (1) ilk olarak, Genel Görelilik'teki birçok durum da dahil olmak üzere matematiksel açıdan karmaşık fiziksel teorilerde sıklıkla bulunmayan basitliğini açıklığa kavuşturmak için yukarıda verilmiştir. İkinci olarak ve asıl mesele de budur, (1)'den günberi rotasyonunun herhangi bir yeni bilinmeyen sabit veya parametre gerektirmeden genel görelilikten kaynaklandığı açıktır. Dolayısıyla Einstein'ın elde ettiği sonuç genel göreliliğin gerçek bir zaferi haline geldi.

Einstein'ın tanıdığım en iyi biyografisinde, Merkür'ün günberi noktasındaki dönüşünün açıklamasının "Einstein'ın tüm bilimsel yaşamındaki ve belki de tüm yaşamı boyunca en güçlü duygusal olay" olduğu görüşü ifade edilmiş ve gerekçelendirilmiştir. Evet, bu Einstein'ın en güzel saatiydi. Ama sadece kendisi için. GR'nin kendisi için, hem bu teorinin hem de yaratıcısının dünya sahnesine çıkması için birçok nedenden dolayı (savaştan bahsetmek yeterli), “en güzel saat” 4 yıl sonra, 1919'da meydana gelen başka bir olaydı. Gerçek şu ki Formül (1)'in elde edildiği aynı çalışmada Einstein'ın önemli bir tahminde bulunduğunu: Güneş'in yakınından geçen ışık ışınlarının bükülmesi ve sapmalarının şu şekilde olması gerekir:

Nerede Rışın ile Güneş'in merkezi arasındaki en yakın mesafedir ve R☼ = 6,96·10 10 cm – Güneş'in yarıçapı (daha doğrusu, güneş fotosferinin yarıçapı); dolayısıyla gözlemlenebilecek maksimum sapma 1,75 yay saniyesidir. Böyle bir açı ne kadar küçük olursa olsun (yaklaşık olarak bu açıda bir yetişkin 200 km mesafeden görülebilir), o zamanlar gökyüzünde Güneş'e yakın yıldızların fotoğraflanmasıyla optik yöntemle ölçülebilirdi. 29 Mayıs 1919'daki tam güneş tutulması sırasında iki İngiliz keşif gezisi tarafından yapılan gözlemler bunlardı. Güneş alanındaki ışınların saptırılmasının etkisi kesin olarak tespit edilmiştir ve formül (2) ile uyumludur, ancak etkinin küçüklüğü nedeniyle ölçümlerin doğruluğu düşük olmuştur. Ancak (2)'ye göre yarısı kadar büyük bir sapma, yani 0″.87 hariç tutulmuştur. İkincisi çok önemlidir, çünkü sapma 0″.87'dir (ile R = R☼) Newton'un teorisinden zaten elde edilebilir (yerçekimi alanında ışığın sapması olasılığı Newton tarafından not edildi ve formül (2)'ye göre yarısı kadar olan sapma açısı ifadesi 1801'de elde edildi; başka bir şey de bu tahminin unutulduğunu ve Einstein'ın bundan haberi olmadığını). 6 Kasım 1919'da, keşiflerin sonuçları Londra'da Kraliyet Cemiyeti ve Kraliyet Astronomi Cemiyeti'nin ortak toplantısında bildirildi. Nasıl bir izlenim bıraktıkları, başkan J. J. Thomson'ın bu toplantıda söylediklerinden açıkça anlaşılıyor: “Bu, Newton'dan bu yana yerçekimi teorisiyle bağlantılı olarak elde edilen en önemli sonuçtur… İnsan düşüncesinin en büyük başarılarından birini temsil eder. .”

Gördüğümüz gibi genel göreliliğin güneş sistemindeki etkileri çok küçüktür. Bu, Güneş'in çekim alanının (gezegenlerden bahsetmiyorum bile) zayıf olmasıyla açıklanmaktadır. İkincisi, Güneş'in Newton yerçekimi potansiyelinin olduğu anlamına gelir.

Şimdi okuldaki fizik dersinden bilinen sonucu hatırlayalım: gezegenlerin dairesel yörüngeleri için |φ ☼ | = v 2, burada v gezegenin hızıdır. Bu nedenle, yerçekimi alanının zayıflığı daha görsel bir parametre olan v 2 / ile karakterize edilebilir. C 2, Güneş sistemi için gördüğümüz gibi 2,12·10 – 6 değerini aşmaz. Dünya yörüngesinde v = 3 10 6 cm s – 1 ve v 2 / C 2 = 10 – 8, Dünya'nın yakın uyduları için v ~ 8 10 5 cm s – 1 ve v 2 / C 2 ~ 7 ·10 – 10 . Sonuç olarak, genel göreliliğin bahsedilen etkilerinin şu anda elde edilen %0,1'lik doğrulukla, yani ölçülen değerin 10 – 3'ünü aşmayan bir hatayla (örneğin ışık ışınlarının Güneş alanında sapması) bile test edilmesi, henüz genel göreliliği, düzen terimlerinin doğruluğuyla kapsamlı bir şekilde test etmemize izin vermiyor

Örneğin Güneş Sistemi içindeki ışınların sapmasını gerekli doğrulukla ölçmeyi ancak hayal edebiliriz. Ancak ilgili deneylere yönelik projeler halihazırda tartışılmaktadır. Yukarıdakilerle bağlantılı olarak fizikçiler, genel göreliliğin esas olarak yalnızca zayıf bir çekim alanı için test edildiğini söylüyorlar. Ama biz (her halükarda ben) uzun zamandır bir şekilde önemli bir durumu fark etmedik bile. Uzay navigasyonu, 4 Ekim 1957'de ilk Dünya uydusunun fırlatılmasından sonra hızla gelişmeye başladı. Mars ve Venüs'e iniş araçları için, Phobos vb. yakınında uçarken, genel göreliliğin etkileri oldukça önemli olduğunda, metrelere kadar hassasiyetle hesaplamalar yapılması gerekir (Dünya'dan yüz milyar metre civarında mesafelerde). Bu nedenle hesaplamalar artık genel göreliliği organik olarak hesaba katan hesaplama şemaları temelinde gerçekleştiriliyor. Birkaç yıl önce, uzay navigasyonu uzmanı olan bir konuşmacının, genel görelilik testinin doğruluğu hakkındaki sorularımı bile anlamadığını hatırlıyorum. Cevap verdi: Mühendislik hesaplamalarımızda genel göreliliği hesaba katıyoruz, başka türlü çalışamayız, her şey doğru çıkıyor, daha ne isteyebilirsiniz ki? Elbette çok şey dileyebilirsiniz ancak GTR'nin artık soyut bir teori olmadığını, "mühendislik hesaplamalarında" kullanıldığını unutmamalısınız.

4. Yukarıdakilerin tümü ışığında, A. A. Logunov'un GTR'ye yönelik eleştirisi özellikle şaşırtıcı görünüyor. Ancak yazının başında da söylediğimiz gibi bu eleştiriyi analiz etmeden reddetmek mümkün değil. Daha da büyük ölçüde, ayrıntılı bir analiz olmadan A. A. Logunov tarafından önerilen RTG - göreceli yerçekimi teorisi hakkında bir yargıya varmak imkansızdır.

Popüler bilim yayınlarının sayfalarında böyle bir analizin yapılması ne yazık ki tamamen imkansızdır. A. A. Logunov makalesinde aslında yalnızca kendi konumunu beyan ediyor ve yorumluyor. Burada da başka bir şey yapamam.

Bu nedenle, GTR'nin tutarlı bir fiziksel teori olduğuna inanıyoruz - uygulanabilirliği alanında izin verilen tüm doğru ve açıkça sorulan sorulara, GTR kesin bir cevap verir (ikincisi özellikle sinyallerin gecikme süresi için geçerlidir) gezegenleri bulurken). Genel görelilik veya matematiksel veya mantıksal nitelikteki herhangi bir kusurdan muzdarip değildir. Ancak yukarıda “biz” zamiri kullanıldığında ne kastedildiğini açıklamak gerekir. "Biz" elbette bendim, ama aynı zamanda genel göreliliği ve bazı durumlarda A. A. Logunov'un eleştirisini tartışmak zorunda kaldığım tüm Sovyet ve yabancı fizikçiler. Büyük Galileo dört asır önce şöyle demişti: Bilim meselelerinde bir kişinin görüşü bin kişinin görüşünden daha değerlidir. Bir başka deyişle bilimsel uyuşmazlıklar oy çokluğuyla karara bağlanmıyor. Ancak öte yandan, pek çok fizikçinin görüşünün, genel olarak konuşursak, bir fizikçinin görüşünden çok daha ikna edici, daha doğrusu daha güvenilir ve daha ağır olduğu oldukça açıktır. Dolayısıyla burada “ben”den “biz”e geçiş önemlidir.

Birkaç yorum daha yapmak faydalı ve yerinde olur umarım.

A. A. Logunov neden GTR'yi bu kadar sevmiyor? Bunun temel nedeni, genel görelilik kuramında elektrodinamikten bildiğimiz biçimde bir enerji ve momentum kavramının bulunmaması ve onun deyimiyle “kütleçekim alanını Faraday-Maxwell tipi klasik bir alan olarak temsil etmenin” reddedilmesidir. iyi tanımlanmış bir enerji-momentum yoğunluğuna sahip olan". Evet, ikincisi bir bakıma doğrudur, ancak şu gerçeğiyle açıklanmaktadır: "Riemann geometrisinde, genel durumda, kaymalar ve dönmeler açısından gerekli bir simetri yoktur, yani... grup yoktur." uzay-zamanın hareketi.” Genel göreliliğe göre uzay-zamanın geometrisi Riemann geometrisidir. Özellikle ışık ışınlarının Güneş'in yakınından geçerken düz bir çizgiden sapmasının nedeni budur.

Geçen yüzyılın matematiğin en büyük başarılarından biri, Lobaçevski, Bolyai, Gauss, Riemann ve onların takipçileri tarafından Öklid dışı geometrinin yaratılması ve geliştirilmesiydi. Sonra şu soru ortaya çıktı: İçinde yaşadığımız fiziksel uzay-zamanın geometrisi aslında nedir? Belirtildiği gibi, GTR'ye göre bu geometri Öklid dışı, Riemann'dır ve Minkowski'nin sözde Öklid geometrisi değildir (bu geometri, A. A. Logunov'un makalesinde daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır). Bu Minkowski geometrisinin özel görelilik teorisinin (STR) bir ürünü olduğu ve Newton'un mutlak zaman ve mutlak uzayının yerini aldığı söylenebilir. 1905'te SRT'nin yaratılmasından hemen önce, ikincisini hareketsiz Lorentz eteriyle özdeşleştirmeye çalıştılar. Ancak Lorentz eteri, kesinlikle hareketsiz bir mekanik ortam olarak terk edildi çünkü bu ortamın varlığını fark etmeye yönelik tüm girişimler başarısız oldu (Michelson deneyini ve diğer bazı deneyleri kastediyorum). A. A. Logunov'un temel olarak kabul ettiği, fiziksel uzay-zamanın mutlaka tam olarak Minkowski uzayı olduğu hipotezi çok geniş kapsamlıdır. Bir anlamda mutlak uzay ve mekanik eter hakkındaki hipotezlere benzer ve bize göründüğü gibi, gözlemlere ve deneylere dayanan herhangi bir argüman onun lehine gösterilinceye kadar tamamen temelsiz kalır ve kalacaktır. Ve bu tür argümanlar en azından şu anda tamamen yok. Geçen yüzyılın dikkat çekici fizikçileri Faraday ve Maxwell'in elektrodinamik ve idealleriyle olan analojisine yapılan atıfların bu bakımdan ikna edici bir yanı yok.

5. Elektromanyetik alan ve dolayısıyla elektrodinamik ile yerçekimi alanı arasındaki farktan bahsedersek (GR tam olarak böyle bir alanın teorisidir), o zaman aşağıdakilere dikkat edilmelidir. Bir referans sistemi seçerek, elektromanyetik alanın tamamını lokal olarak (küçük bir alanda) bile yok etmek (sıfıra indirmek) imkansızdır. Bu nedenle elektromanyetik alanın enerji yoğunluğu

(e Ve H- sırasıyla elektrik ve manyetik alanların gücü) bazı referans sistemlerinde sıfırdan farklıysa, bu durumda diğer herhangi bir referans sisteminde sıfırdan farklı olacaktır. Kabaca konuşursak, yerçekimi alanı çok daha güçlü bir şekilde referans sisteminin seçimine bağlıdır. Böylece düzgün ve sabit bir çekim alanı (yani ivmeye neden olan bir çekim alanı) oluşur. G Koordinatlardan ve zamandan bağımsız olarak içine yerleştirilen parçacıklar), eşit şekilde hızlandırılmış bir referans çerçevesine geçişle tamamen "yok edilebilir" (sıfıra indirilebilir). "Eşdeğerlik ilkesi"nin temel fiziksel içeriğini oluşturan bu durum, ilk kez Einstein'ın 1907'de yayınlanan bir makalesinde dikkat çekmiş ve Genel Göreliliğin yaratılmasına giden yolda ilk olmuştur.

Yerçekimi alanı yoksa (özellikle neden olduğu ivme) G sıfıra eşitse), o zaman buna karşılık gelen enerjinin yoğunluğu da sıfıra eşittir. Buradan enerji (ve momentum) yoğunluğu sorununda yerçekimi alanı teorisinin elektromanyetik alan teorisinden kökten farklı olması gerektiği açıktır. Bu ifade, genel durumda yerçekimi alanının referans çerçevesi seçimiyle "yok edilemeyeceği" gerçeğinden dolayı değişmez.

Einstein bunu, Genel Göreliliğin yaratımını tamamladığı 1915'ten önce bile anlamıştı. Böylece, 1911'de şunları yazdı: "Tabii ki, herhangi bir yerçekimi alanını, yerçekimi alanı olmayan bir sistemin hareket durumuyla değiştirmek imkansızdır, tıpkı keyfi olarak hareket eden bir ortamın tüm noktalarını bir sabit konum boyunca hareketsiz hale getirmek imkansız olduğu gibi. göreceli dönüşüm. İşte 1914 tarihli bir yazıdan alıntı: “Önce, ortaya çıkan yanlış anlaşılmayı ortadan kaldırmak için bir açıklama daha yapalım. Sıradan modern görelilik teorisinin (SRT - V.L.G.'den bahsediyoruz) belirli bir hakla destekçisi, maddi bir noktanın hızını "görünen" olarak adlandırır. Yani, söz konusu anda maddi noktanın hızı sıfıra eşit olacak şekilde bir referans sistemi seçebilir. Farklı hızlara sahip maddi noktaların oluşturduğu bir sistem varsa, o zaman artık böyle bir referans sistemi getiremez, böylece tüm maddi noktaların bu sisteme göre hızları sıfır olur. Benzer şekilde, bizim bakış açımızı benimseyen bir fizikçi, çekim alanını "görünen" olarak adlandırabilir, çünkü referans çerçevesinin ivmesinin uygun şekilde seçilmesiyle, uzay-zamanda belirli bir noktada çekim alanının sıfır olmasını sağlayabilir. Ancak, genel durumda, yerçekimi alanının bir dönüşüm yoluyla yok edilmesinin, genişletilmiş yerçekimi alanları için sağlanamayacağı dikkat çekicidir. Örneğin uygun bir referans çerçevesi seçilerek Dünya'nın çekim alanı sıfıra eşitlenemez." Sonunda, 1916'da, genel görelilik eleştirisine yanıt veren Einstein, aynı şeyi bir kez daha vurguladı: "Kütleçekim alanının herhangi bir ölçüde salt kinematik olarak açıklandığını iddia etmek hiçbir şekilde mümkün değildir:" kinematik, dinamik olmayan bir anlayış. yer çekimi” imkansızdır. Bir Galile koordinat sistemini diğerine göre basitçe hızlandırarak herhangi bir yerçekimi alanı elde edemeyiz, çünkü bu şekilde yalnızca belirli bir yapıya sahip alanlar elde etmek mümkündür, ancak bu alanların diğer tüm yerçekimi alanlarıyla aynı yasalara uyması gerekir. Bu, eşdeğerlik ilkesinin başka bir formülasyonudur (özellikle bu ilkeyi yerçekimine uygulamak için)."

Kütle çekiminin "kinematik olarak anlaşılması"nın imkansızlığı, eşdeğerlik ilkesiyle birleştiğinde, genel görelilikte Minkowski'nin sözde Öklid geometrisinden Riemann geometrisine geçişi belirler (bu geometride, uzay-zaman, genel olarak konuşursak, sıfırdan farklı bir değere sahiptir). Eğrilik; böyle bir eğriliğin varlığı, "gerçek" yerçekimi alanını "kinematik" alandan ayıran şeydir. Kütleçekim alanının fiziksel özellikleri, tekrarlayalım, genel görelilikte enerjinin ve momentumun rolünde elektrodinamikle karşılaştırıldığında köklü bir değişikliği belirler. Aynı zamanda, hem Riemann geometrisinin kullanılması hem de elektrodinamiğe aşina olan enerji kavramlarının uygulanamaması, yukarıda daha önce vurgulandığı gibi, GTR'den gözlemlenebilir tüm miktarlar için oldukça kesin değerleri takip ettiği ve hesaplanabildiği gerçeğini engellemez. (ışık ışınlarının sapma açısı, gezegenler ve çift pulsarlar için yörünge elemanlarındaki değişiklikler, vb.).

Genel göreliliğin, enerji-moment yoğunluğu kavramı kullanılarak elektrodinamikten bilinen bir biçimde de formüle edilebileceği gerçeğini belirtmek muhtemelen yararlı olacaktır (bunun için Ya. B. Zeldovich ve L. P. Grishchuk tarafından alıntılanan makaleye bakın. Ancak, Bu durumda Minkowski uzayı tamamen hayalidir (gözlemlenemez) ve biz sadece standart olmayan bir biçimde yazılmış aynı genel görelilikten bahsediyoruz.Bu arada şunu tekrarlayalım, A. A. Logunov Minkowski uzayının kullanıldığını düşünüyor Onun tarafından göreli yerçekimi teorisinde (RTG) gerçek fiziksel ve dolayısıyla gözlemlenebilir uzay olduğu ortaya çıktı.

6. Bu bağlamda, bu makalenin başlığında yer alan sorulardan ikincisi özellikle önemlidir: GTR fiziksel gerçekliğe karşılık geliyor mu? Başka bir deyişle, herhangi bir fiziksel teorinin kaderini belirleyen en yüksek yargıç deneyim ne diyor? Bu soruna, yani genel göreliliğin deneysel olarak doğrulanmasına çok sayıda makale ve kitap ayrılmıştır. Sonuç oldukça kesindir; mevcut tüm deneysel veya gözlemsel veriler ya genel göreliliği doğrular ya da onunla çelişmez. Ancak daha önce de belirttiğimiz gibi, genel göreliliğin doğrulanması gerçekleştirildi ve esas olarak yalnızca zayıf bir kütleçekim alanında gerçekleşti. Ayrıca her deneyin doğruluğu sınırlıdır. Güçlü yerçekimi alanlarında (kabaca konuşursak, |φ| / oranının olduğu durumda) C 2 yeterli değil; yukarıya bakınız) Genel Görelilik henüz yeterince doğrulanmamıştır. Bu amaçla artık yalnızca çok uzak uzayla ilgili astronomik yöntemleri pratik olarak kullanmak mümkün: nötron yıldızlarının, çift pulsarların, "kara deliklerin" incelenmesi, Evrenin genişlemesi ve yapısı, dedikleri gibi "büyük evrende" ” - milyonlarca ve milyarlarca ışıkyılı cinsinden ölçülen geniş alanlarda. Bu yönde zaten çok şey yapıldı ve yapılıyor. Çift pulsar PSR 1913+16 ile ilgili çalışmalardan bahsetmek yeterlidir; bunun için (genel olarak nötron yıldızları için olduğu gibi) |φ| parametresi kullanılır. / C 2 zaten yaklaşık 0,1'dir. Ek olarak, bu durumda sıra etkisini (v / C) 5 yer çekimi dalgalarının yayılmasıyla ilişkilidir. Önümüzdeki yıllarda güçlü kütleçekimsel alanlardaki süreçleri incelemek için daha da fazla fırsat ortaya çıkacak.

Bu nefes kesici araştırmadaki yol gösterici yıldız öncelikle genel göreliliktir. Aynı zamanda, doğal olarak, başka olasılıklar da tartışılıyor - bazen dedikleri gibi, alternatif yerçekimi teorileri. Örneğin genel görelilik kuramında, Newton'un evrensel çekim teorisinde olduğu gibi, çekim sabiti G aslında sabit bir değer olarak kabul edilir. Genel Görelilik'i genelleştiren (veya daha doğrusu genişleten) en ünlü yerçekimi teorilerinden biri, yerçekimi "sabitinin" yeni bir skaler fonksiyon - koordinatlara ve zamana bağlı bir miktar olarak kabul edildiği bir teoridir. Ancak gözlemler ve ölçümler, olası göreceli değişikliklerin olduğunu göstermektedir. G zamanla, çok küçük - görünüşe göre yılda yüz milyarı geçmeyecek, yani | dG / dt| / G < 10 – 11 год – 1 . Но когда-то в прошлом изменения G bir rol oynayabilir. Tutarsızlık sorunu ne olursa olsun bile G yerçekimi alanına ek olarak gerçek uzay-zamanda varoluş varsayımı peki Ayrıca bazı skaler alan ψ, modern fizik ve kozmolojideki ana yöndür. Diğer alternatif yerçekimi teorilerinde (bunlar hakkında yukarıda 8. notta bahsedilen K. Will'in kitabına bakınız), GTR değiştirilir veya farklı bir şekilde genelleştirilir. Elbette ilgili analize itiraz edilemez çünkü GTR bir dogma değil, fiziksel bir teoridir. Üstelik kuantum dışı bir teori olan Genel Görelilik'in, bilinen kütleçekim deneyleriyle henüz erişilemeyen kuantum bölgesine genelleştirilmesinin açıkça gerekli olduğunu biliyoruz. Doğal olarak tüm bunları burada bize daha fazla anlatamazsınız.

7. A. A. Logunov, GTR eleştirisinden başlayarak, 10 yılı aşkın süredir GTR'den farklı olarak alternatif bir yerçekimi teorisi inşa ediyor. Aynı zamanda, çalışma sırasında çok şey değişti ve teorinin artık kabul edilen versiyonu (bu RTG'dir), yaklaşık 150 sayfalık ve yalnızca 700'e yakın numaralı formül içeren bir makalede özellikle ayrıntılı olarak sunulmaktadır. Açıkçası, RTG'nin ayrıntılı bir analizi yalnızca bilimsel dergilerin sayfalarında mümkündür. Ancak böyle bir analizden sonra RTG'nin tutarlı olup olmadığını, matematiksel çelişkiler içerip içermediğini vb. söylemek mümkün olacaktır. Anlayabildiğim kadarıyla RTG, GTR çözümlerinin yalnızca bir kısmının seçiminde GTR'den farklı - hepsi RTG diferansiyel denklemlerinin çözümleri GTR denklemlerini karşılar, ancak RTG yazarları bunun tersini söylemez. Aynı zamanda, küresel sorunlarla ilgili olarak (uzay-zamanın tamamı veya geniş bölgeleri için çözümler, topoloji vb.) RTG ve GTR arasındaki farkların genel olarak radikal olduğu sonucuna varılıyor. Güneş Sistemi'nde yapılan tüm deney ve gözlemlere gelince, anladığım kadarıyla RTG, Genel Görelilik ile çelişemez. Eğer durum böyleyse Güneş Sistemi'nde bilinen deneylere dayanarak RTG'yi (GTR'ye kıyasla) tercih etmek mümkün değildir. "Kara delikler" ve Evren konusunda, RTG'nin yazarları kendi sonuçlarının Genel Göreliliğin sonuçlarından önemli ölçüde farklı olduğunu iddia ediyorlar, ancak RTG'nin lehine tanıklık eden herhangi bir spesifik gözlemsel verinin farkında değiliz. Böyle bir durumda, A. A. Logunov'un RTG'si (RTG, yalnızca sunum ve olası koordinat koşulları sınıflarından birinin seçimi açısından değil, özünde GTR'den gerçekten farklıysa; Ya. B. Zeldovich'in makalesine bakın ve L. P. Grishchuk), prensip olarak kabul edilebilir alternatif yerçekimi teorilerinden yalnızca biri olarak düşünülebilir.

Bazı okuyucular “eğer öyleyse”, “eğer RTG gerçekten GTR'den farklıysa” gibi ifadelere karşı dikkatli olabilirler. Bu şekilde kendimi hatalardan korumaya mı çalışıyorum? Hayır, hatasızlığın tek garantisinin olduğuna inandığım için hata yapmaktan korkmuyorum; hiç çalışmamak ve bu durumda bilimsel konuları tartışmamak. Başka bir şey de bilime saygının, bilimin karakterine ve tarihine aşinalığın dikkatli olmayı teşvik etmesidir. Kategorik ifadeler her zaman gerçek bir netliğin varlığını göstermez ve genel olarak gerçeğin ortaya çıkarılmasına katkıda bulunmaz. A. A. Logunov'un modern haliyle RTG'si oldukça yakın zamanda formüle edildi ve bilimsel literatürde henüz ayrıntılı olarak tartışılmadı. Dolayısıyla bu konuda doğal olarak nihai bir fikrim yok. Ayrıca popüler bir bilim dergisinde yeni ortaya çıkan bazı konuları tartışmak imkansızdır ve hatta uygunsuzdur. Aynı zamanda, elbette, okuyucuların yerçekimi teorisine olan büyük ilgisi nedeniyle, Bilim ve Yaşam sayfalarında tartışmalı olanlar da dahil olmak üzere bu konu yelpazesinin erişilebilir bir düzeyde ele alınması haklı görünüyor.

Bu nedenle, bilgece "en çok kayrılan ulus ilkesi"nin rehberliğinde RTG artık uygun analiz ve tartışma gerektiren alternatif bir yerçekimi teorisi olarak değerlendirilmelidir. Bu teoriyi (RTG) beğenenler ve onunla ilgilenenler için, hiç kimse onu geliştirmeye zahmet etmiyor (ve elbette müdahale etmemeli), deneysel doğrulamanın olası yollarını öneriyor.

Aynı zamanda GTR'nin şu anda herhangi bir şekilde sarsıldığını söylemek için de bir neden yok. Üstelik genel göreliliğin uygulanabilirlik aralığı çok geniş ve doğruluğu da çok yüksek görünüyor. Bize göre bu, mevcut durumun objektif bir değerlendirmesidir. Zevklerden ve sezgisel tutumlardan bahsedersek, bilimde zevkler ve sezgiler her ne kadar kanıt olarak gösterilemese de önemli bir rol oynuyorsa, o zaman burada “biz”den “ben”e geçmek zorunda kalacağız. Dolayısıyla, genel görelilik teorisiyle ve onun eleştirisiyle ne kadar çok uğraştıysam ve hâlâ uğraşmak zorundaysam, onun olağanüstü derinliği ve güzelliğine dair izlenimim o kadar güçleniyor.

Nitekim künyede belirtildiği gibi 4 Sayılı Bilim ve Hayat dergisinin 1987 tarihli tirajı 3 milyon 475 bin adettir. Son yıllarda tirajı yalnızca birkaç onbin kopyaydı ve 2002 yılında 40 bini aştı. (not – A. M. Krainev).

Bu arada, 1987 yılı Newton'un muhteşem kitabı "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri"nin ilk yayımının 300. yıldönümü. Bu eserin yaratılış tarihini tanımak, eserin kendisinden bahsetmek bile çok öğreticidir. Ancak aynı durum Newton'un uzman olmayanların tanıması pek de kolay olmayan tüm faaliyetleri için de geçerlidir. Bu amaçla S.I. Vavilov'un çok güzel kitabı “Isaac Newton”u tavsiye edebilirim; yeniden basılmalıdır. Newton'un yıldönümü vesilesiyle yazdığım, "Uspekhi Fizicheskikh Nauk" dergisinde yayınlanan makalemden de bahsetmek istiyorum, cilt 151, sayı 1, 1987, s. 119.

Dönüşün büyüklüğü modern ölçümlere göre verilmektedir (Le Verrier'in dönüşü 38 saniyeydi). Açıklık sağlamak için Güneş ve Ay'ın Dünya'dan yaklaşık 0,5 yay derecesi - 1800 yay saniyesi açıyla görülebildiğini hatırlayalım.

A. Pals “Rab İncedir...” Albert Einstein'ın Bilimi ve Hayatı. Oxford Üniv. Press, 1982. Bu kitabın Rusça çevirisinin yayınlanması tavsiye edilir.

İkincisi, tam güneş tutulmaları sırasında mümkündür; Gökyüzünün aynı kısmını, örneğin altı ay sonra, Güneş gök küresi üzerinde hareket ettiğinde fotoğraflayarak, karşılaştırma amacıyla, yerçekimi alanının etkisi altında ışınların sapması sonucu bozulmayan bir resim elde ederiz. Güneş'in.

Ayrıntılar için, yakın zamanda Uspekhi Fizicheskikh Nauk'ta (cilt 149, s. 695, 1986) yayınlanan Ya. B. Zeldovich ve L. P. Grishchuk'un makalesine ve ayrıca orada alıntılanan literatüre, özellikle de L. D. Faddeev'in makalesi (“Fiziksel Bilimlerdeki Gelişmeler”, cilt 136, s. 435, 1982).

Dipnot 5'e bakınız.

Bkz. K. Will. "Yerçekimi fiziğinde teori ve deney." M., Energoiedat, 1985; ayrıca bkz. V. L. Ginzburg. Fizik ve astrofizik hakkında. M., Nauka, 1985 ve orada belirtilen literatür.

A. A. Logunov ve M. A. Mestvirishvili. "Göreceli yerçekimi teorisinin temelleri." Dergi "Temel Parçacıkların Fiziği ve Atomik Çekirdek", cilt 17, sayı 1, 1986.

A. A. Logunov'un çalışmalarında başka ifadeler de vardır ve özellikle, örneğin Merkür'ün Dünya'dan konumunu belirlerken sinyal gecikme süresi için, RTG'den elde edilen değerin GTR'den elde edilen değerden farklı olduğuna inanılmaktadır. Daha kesin olarak, Genel Göreliliğin sinyal gecikme süreleri konusunda hiçbir şekilde kesin bir tahmin vermediği, yani Genel Göreliliğin tutarsız olduğu ileri sürülmektedir (yukarıya bakın). Ancak, bize öyle geliyor ki böyle bir sonuç, bir yanlış anlaşılmanın meyvesidir (bu, örneğin Ya. B. Zeldovich ve L. P. Grishchuk'un alıntılanan makalesinde belirtilmiştir, bkz. dipnot 5): genel görelilikte farklı sonuçlar farklı koordinat sistemleri kullanıldığında, yalnızca farklı yörüngelerde bulunan ve dolayısıyla Güneş etrafında farklı dönüş periyotlarına sahip olan gezegenleri karşılaştırdığı için elde edilir. Genel görelilik ve RTG'ye göre belirli bir gezegenin yerini belirlerken Dünya'dan gözlemlenen sinyallerin gecikme süreleri çakışmaktadır.

Dipnot 5'e bakınız.

Meraklısı için detaylar

Güneş'in çekim alanında ışık ve radyo dalgalarının sapması. Genellikle Güneş'in idealleştirilmiş bir modeli olarak statik küresel simetrik yarıçaplı bir top alınır. R☼ ~ 6,96·10 10 cm, güneş kütlesi M☼ ~ 1,99·10 30 kg (Dünya kütlesinin 332958 katı). Güneş'e zar zor dokunan ışınlar için ışığın sapması maksimumdur. R ~ R☼ ve eşittir: φ ≈ 1″,75 (yay saniyesi). Bu açı çok küçüktür - yaklaşık olarak bu açıda bir yetişkin 200 km mesafeden görülebilir ve bu nedenle ışınların yerçekimi eğriliğini ölçmenin doğruluğu yakın zamana kadar düşüktü. 30 Haziran 1973'teki güneş tutulması sırasında yapılan son optik ölçümlerde yaklaşık %10'luk bir hata vardı. Bugün, "ultra uzun tabanlı" (1000 km'den fazla) radyo interferometrelerin ortaya çıkışı sayesinde, ölçüm açılarının doğruluğu keskin bir şekilde arttı. Radyo interferometreler, açısal mesafelerin ve açılardaki değişikliklerin 10 – 4 yay saniyesi (~ 1 nanoradyan) düzeyinde güvenilir bir şekilde ölçülmesini mümkün kılar.

Şekil uzak bir kaynaktan gelen ışınlardan yalnızca birinin sapmasını göstermektedir. Gerçekte her iki ışın da bükülmüştür.

YERÇEKİMİ POTANSİYELİ

1687'de, Newton'un evrensel çekim yasasının formüle edildiği temel çalışması "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri" ortaya çıktı (bkz. "Bilim ve Yaşam" No. 1, 1987). Bu yasa, herhangi iki maddi parçacık arasındaki çekim kuvvetinin kütleleriyle doğru orantılı olduğunu belirtir. M Ve M ve uzaklığın karesiyle ters orantılıdır R onların arasında:

Orantılılık faktörü G Yerçekimi sabiti olarak adlandırılmaya başlandığından, Newton formülünün sağ ve sol tarafındaki boyutları uzlaştırmak gerekir. Newton'un kendisi de kendi zamanına göre çok yüksek bir doğrulukla şunu gösterdi: G– miktar sabittir ve bu nedenle onun keşfettiği yer çekimi kanunu evrenseldir.

İki çekici nokta kütlesi M Ve M Newton'un formülünde eşit olarak görünür. Başka bir deyişle her ikisinin de çekim alanının kaynağı olarak hizmet ettiğini düşünebiliriz. Ancak belirli problemlerde, özellikle gök mekaniğinde, iki kütleden biri diğerine göre genellikle çok küçüktür. Örneğin dünyanın kütlesi M 3 ≈ 6 · 10 24 kg Güneş'in kütlesinden çok daha azdır M☼ ≈ 2 · 10 · 30 kg veya diyelim ki uydunun kütlesi M≈ 10 3 kg Dünya'nın kütlesiyle karşılaştırılamaz ve bu nedenle Dünya'nın hareketi üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Kendisi yerçekimi alanını bozmayan, ancak bu alanın etkidiği bir sonda görevi gören böyle bir kütleye test kütlesi denir. (Aynı şekilde, elektrodinamikte, elektromanyetik alanın tespit edilmesine yardımcı olan bir "test yükü" kavramı vardır.) Test kütlesi (veya test yükü) alana ihmal edilebilecek kadar küçük bir katkı sağladığından, böyle bir kütle, alan "dışsal" hale gelir ve gerilim adı verilen bir miktarla karakterize edilebilir. Temel olarak yerçekimine bağlı ivme G dünyanın yerçekimi alanının yoğunluğudur. Newton mekaniğinin ikinci yasası daha sonra bir nokta test kütlesinin hareket denklemlerini verir. M. Mesela balistik ve gök mekaniğindeki problemler bu şekilde çözülüyor. Bu problemlerin çoğu için Newton'un çekim teorisinin bugün bile oldukça yeterli doğruluğa sahip olduğunu unutmayın.

Gerilim de kuvvet gibi vektörel bir niceliktir, yani üç boyutlu uzayda üç sayıyla belirlenir - karşılıklı dik Kartezyen eksenler boyunca bileşenler X, en, z. Koordinat sistemini değiştirirken - ve bu tür işlemler fiziksel ve astronomik problemlerde nadir değildir - vektörün Kartezyen koordinatları karmaşık olmasa da çoğu zaman hantal bir şekilde dönüştürülür. Bu nedenle, vektör alan kuvveti yerine, alanın kuvvet karakteristiğinin (kuvvet) basit bir tarif kullanılarak elde edileceği karşılık gelen skaler miktarın kullanılması uygun olacaktır. Ve böyle bir skaler miktar var - buna potansiyel denir ve gerilime geçiş basit farklılaşma ile gerçekleştirilir. Bundan, kütlenin yarattığı Newton yerçekimi potansiyelinin olduğu sonucu çıkar. M, eşittir

dolayısıyla eşitlik |φ| = v 2 .

Matematikte Newton'un yerçekimi teorisine bazen "potansiyel teori" denir. Bir zamanlar Newton potansiyeli teorisi elektrik teorisi için bir model görevi görüyordu ve daha sonra Maxwell'in elektrodinamiğinde oluşan fiziksel alanla ilgili fikirler, Einstein'ın genel görelilik teorisinin ortaya çıkışını teşvik etti. Einstein'ın göreli yerçekimi teorisinden Newton'un yerçekimi teorisinin özel durumuna geçiş, tam olarak boyutsuz parametrenin |φ| küçük değerlerinin bölgesine karşılık gelir. / C 2 .

Görelilik teorisi, 1905 yılında parlak bilim adamı Albert Einstein tarafından önerildi.

Bilim adamı daha sonra gelişiminin özel bir durumundan bahsetti.

Bugün buna genellikle Özel Görelilik Teorisi veya SRT adı verilmektedir. SRT'de düzgün ve doğrusal hareketin fiziksel prensipleri incelenir.

Özellikle, eğer yolunda hiçbir engel yoksa ışık bu şekilde hareket eder; bu teorinin büyük bir kısmı buna ayrılmıştır.

Einstein, SRT'nin kalbinde iki temel ilkeyi ortaya koydu:

1. Görelilik ilkesi. Herhangi bir fiziksel yasa, sabit nesneler için ve düzgün ve doğrusal olarak hareket eden cisimler için aynıdır.
2. Işığın boşluktaki hızı tüm gözlemciler için aynı olup 300.000 km/s'ye eşittir.

Görelilik teorisi pratikte test edilebilir, Einstein kanıtları deneysel sonuçlar şeklinde sundu.

Örnekleri kullanarak ilkelere bakalım.

• İki nesnenin kesinlikle düz bir çizgide sabit hızla hareket ettiğini hayal edelim. Einstein, hareketlerini sabit bir noktaya göre değerlendirmek yerine, onları birbirlerine göre incelemeyi önerdi. Örneğin iki tren bitişik raylarda farklı hızlarda hareket ediyor. Birinde oturuyorsunuz, diğerinde ise tam tersi arkadaşınız var. Onu görüyorsunuz ve sizin görüşünüze göre hızı yalnızca trenlerin hızları arasındaki farka bağlı olacaktır, ne kadar hızlı seyahat ettiklerine bağlı değildir. En azından trenler hızlanmaya veya dönmeye başlayana kadar.
• Görelilik teorisini kozmik örneklerle açıklamayı severler. Bunun nedeni, özellikle ışığın hızını değiştirmediği göz önüne alındığında, etkilerin hız ve mesafe arttıkça artmasıdır. Ayrıca boşlukta ışığın yayılmasını hiçbir şey engellemez. Yani ikinci prensip ışık hızının sabit olduğunu iddia ediyor. Bir uzay gemisindeki radyasyon kaynağını güçlendirir ve açarsanız, geminin kendisine ne olursa olsun: yüksek hızda hareket edebilir, hareketsiz kalabilir veya yayıcıyla birlikte tamamen kaybolabilir, istasyondaki gözlemci ışığı görecektir. tüm olaylar için aynı süre sonunda.

Genel görelilik teorisi.

1907'den 1916'ya kadar Einstein, Genel Görelilik Teorisinin yaratılması üzerinde çalıştı. Fiziğin bu bölümü genel olarak maddi cisimlerin hareketini inceler; nesneler hızlanabilir ve yörüngelerini değiştirebilir. Genel görelilik teorisi, uzay ve zaman doktrinini yerçekimi teorisiyle birleştirir ve aralarında bağımlılıklar kurar. Başka bir isim de biliniyor: Yer çekiminin geometrik teorisi. Genel görelilik teorisi, özel göreliliğin sonuçlarına dayanmaktadır. Bu durumda matematiksel hesaplamalar son derece karmaşıktır.

Formüller olmadan açıklamaya çalışalım.

Genel Görelilik Teorisinin Postülatları:

• nesnelerin ve onların hareketlerinin dikkate alındığı ortam dört boyutludur;
• tüm cisimler sabit bir hızla düşer.

Ayrıntılara geçelim.

Yani genel görelilik kuramında Einstein dört boyut kullanıyor: Her zamanki üç boyutlu uzayı zamanla tamamladı. Bilim adamları ortaya çıkan yapıya uzay-zaman sürekliliği veya uzay-zaman adını veriyor. Dört boyutlu nesnelerin hareket ederken değişmediği, ancak onların yalnızca üç boyutlu izdüşümlerini algılayabildiğimiz ileri sürülüyor. Yani cetveli ne kadar bükerseniz bükün, yalnızca bilinmeyen 4 boyutlu bir cismin izdüşümlerini göreceksiniz. Einstein uzay-zaman sürekliliğinin bölünemez olduğunu düşünüyordu.

Yerçekimiyle ilgili olarak Einstein şu varsayımı ileri sürdü: Yerçekimi, uzay-zamanın eğriliğidir.

Yani Einstein'a göre mucidin kafasına bir elmanın düşmesi yerçekiminin bir sonucu değil, uzay-zamanda etkilenen noktada kütle enerjisinin varlığının bir sonucudur. Düz bir örnek kullanırsak: bir tuval alın, onu dört desteğin üzerine gerdirin, üzerine bir gövde yerleştirin, tuvalde bir göçük görüyoruz; Kendilerini ilk nesneye yakın bulan daha hafif cisimler, tuvalin eğriliği nedeniyle yuvarlanacak (çekilmeyecektir).

Işık ışınlarının yerçekimine sahip cisimlerin varlığında büküldüğü kanıtlanmıştır. Artan rakımla zaman genişlemesi de deneysel olarak doğrulandı. Einstein, büyük bir cismin varlığında uzay-zamanın kavisli olduğu ve yer çekimi ivmesinin, 4 boyutlu uzayda düzgün hareketin 3 boyutlu bir yansıması olduğu sonucuna vardı. Ve tuval üzerinde daha büyük bir nesneye doğru yuvarlanan küçük cisimlerin yörüngesi kendileri için doğrusal kalır.

Şu anda genel görelilik, diğer yerçekimi teorileri arasında lider konumdadır ve pratikte mühendisler, gökbilimciler ve uydu navigasyonu geliştiricileri tarafından kullanılmaktadır. Albert Einstein aslında bilimin ve doğa bilimi kavramının büyük bir dönüştürücüsüdür. Görelilik teorisine ek olarak Brown hareketi teorisini yarattı, ışığın kuantum teorisini inceledi ve kuantum istatistiğinin temellerinin geliştirilmesine katıldı.

Site malzemelerinin kullanımına yalnızca kaynağa aktif bir bağlantı gönderildiğinde izin verilir.