Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
65 |
Равенство масс означает, что действие тяготения и изменение энергии описывают одно и то же явление.
4.2.2. Экспериментальная проверка ОТО
А. Эйнштейн предложил два способа экспериментальной проверки ОТО:
•аномалии в движении планет Солнечной системы, в частности Меркурия;
•поведение электромагнитных волн вблизи таких массивных тел, как Солнце.
Прецессия перигелия орбиты Меркурия. В ньютоновской теории тяготения силы,
действующие в поле гравитации, изменяются с расстоянием 1/r2. Оказалось, что эту зависимость можно с большой точностью проверить, наблюдая за движением планет. Если гравитационная сила меняется с расстоянием 1/r2, то эллиптические орбиты планет не должны изменяться во времени. В частности, ближайшая к Солнцу точка эллипса (она называется перигелием) не должна менять своего положения по отношению к «неподвижным» звездам. Существуют, конечно, небольшие отклонения от точно эл-
100
литических орбит, называемые возмущениями и обусловленные тем, что на данную планету действуют другие планеты. Но эти отклонения очень малы по сравнению с гравитационной силой Солнца. Кроме того, разработаны надежные математические методы расчета таких возмущений. Поэтому, если бы наблюдалось перемещение перигелия, то это свидетельствовало бы, что показатель степени в законе всемирного тяготения не равен в точности 2.
Около 100 лет назад было обнаружено малое перемещение перигелия Меркурия, которое с учетом возмущений других планет объяснить не удалось. В частности, было предположено даже наличие какой-то ранее не наблюдавшейся планеты между Меркурием и Солнцем, которую заранее назвали Вулканом. Ее безуспешно искали в течение многих лет. Перигелий Меркурия прецессировал с очень малой скоростью, и его орбита напоминала медленно поворачивающийся эллипс. После учета влияния на его движение со стороны всех реальных прочих планет оказалось, что прецессия составляет 43,11 с за столетие, после чего был сделан вывод, что закон всемирного тяготения не точен. Если же для вычисления эффектов, связанных с замедлением течения времени и зависимостью массы от скорости, использовать теорию относительности, то расчет, проведенный А. Эйнштейном, показывает значение 43,03 с. Естественно, это потрясающее совпадение результатов.
Искривление световых лучей вблизи Солнца. Общая теория относительности предсказывает, что, когда луч проходит вблизи массивного тела, его путь должен немного искривляться. Такой результат можно качественно понять, если учесть, что электромагнитное излучение, в том числе свет, обладает энергией, и этой энергии соответствует масса. Поэтому гравитационное поле, через которое проходит свет, действует на него и искривляет его траекторию так же, как массивное тело действует на пролетающую мимо него частицу. Так как свет распространяется с огромной скоростью, это воздействие проявляется лишь в течение короткого времени. Отклонение света от прямолинейной траектории мало даже при прохождении около такого массивного тела, как Солнце, но тем не менее оно есть (рис. 4.7); S— истинное положе-
Рис. 4.7. Отклонение световых лучей от звезды S при прохождении около Солнца от прямолинейной траектории.
Искривление лучей обусловлено действием массы Солнца и вызывает смещение кажущегося положения звезды в точку S.
101
ние звезды, S* — кажущееся, угол φ — угол между истинным и кажущимся положениями, О — наблюдатель). Это было проверено экспериментально в момент солнечного затмения и спустя несколько месяцев. Измерения дали отклонение ~2", а ОТО дает результат 1,75". Это было обнаружено в 1919 г., и Эйнштейн отреагировал на это сообщение комментарием, что он был бы очень удивлен, если бы результат был иным.
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.