Принцип эквивалентности

Материал, который мы рассматривали до сих пор, относится к так называемой "специальной" теории относительности. Перед тем, как мы завершим обсуждение сущности теории относительности, нам необходимо кратко рассмотреть предмет "общей" теории относительности, хотя мы и не сможем сделать этого со всей полнотой.

До сих пор нас интересовало только сравнение точек зрения наблюдателей, движущихся друг относительно друга с постоянной скоростью. Общая теория относительности имеет дело с тем, как будет воспринимать законы физики наблюдатель, несет ускорения. Понятно, что в этом случае для наблюдателя, движущегося внешний мир будет казаться другим. Пассажир в поезде, который увеличивает скорость или резко тормозит, несомненно, заметит влияние этого ускорения. Какова природа его ощущений? Согласно закону Ньютона, произведение массы на ускорение равно силе. Чтобы заставить нас двигаться вместе с поездом, который приобретает ускорение, сиденья и пол вагона должны действовать на нас с некоторой силой. Без этой силы все предметы пытались бы двигаться равномерно и прямолинейно и поэтому приобретали 6 относительно поезда ускорение в противоположном направлении. Это то же самое, как если бы в покое находился поезд, а на нас действовало силовое поле, аналогичное полю тяжести, что влекло бы нас назад. Действительно, в поезде, движется с постоянным ускорением, легко возникает иллюзия, что вагон наклонился и поэтому наша вес тянет нас назад.

Любое ускорение создает такой же эффект, как и поле тяготения. Представим, что мы находимся в закрытой ящике, похожем на кабину лифта, расположенной где-нибудь в пустом пространстве, вдали от Земли и других тел, так что отсутствуют силы всемирного тяготения. Тогда все предметы в этой кабине (ящике) будут свободно плавать. Если мы видипхнемося ногами от пола, то начнем двигаться вверх, пока не ударимся о потолок. Это положение вещей нам уже знаком с книг и кинофильмов о межпланетных путешествиях. Предположим теперь, что внезапно мы снова почувствовали свой вес и заметили, что предметы падают на нас. Это может иметь два объяснения: либо наша ящик действительно кабиной лифта и он начал ускоряться в направлении вверх, или мы можем сказать, что кабина наша все-таки находится в состоянии покоя (или движется с постоянной скоростью), но мы находимся теперь вблизи Земли или какой-либо другой планеты и нас действует тяжести.

Мы не могли 6 ответить на этот вопрос, даже если бы в потолке было маленькое окно и через него мы могли 6 видеть канат, привязанный к вершине нашей кабины, и видно было, что он натянут. Ожидать этого результата можно было бы в случае любой точки зрения: как в результате действия ускорения, так и в результате поддержки нашей кабины во взвешенном состоянии благодаря действию сил притяжения.

Напротив, если бы мы путешествовали в обычном лифте и канат порвался, так что кабина начала свободно падать со своим содержимым, то мы почувствовали бы почитать невесомости, так как сила вес предоставила 6 нам такого же ускорения, как и кабине, так что не нужно было бы никакой силы, которая бы поддерживала наше положение относительно кабины. Мы не могли бы сказать, падает на самом деле наша кабина, или внезапно перестало действовать притяжения Земли (эти сомнения продолжались 6, конечно, только до тех пор, пока мы не ударились бы о дно шахты).

Это является одним из немногих пунктов, в котором обычно такая реальная воображение Жюля Верна привела бы его к серьезной ошибки. В его "Из пушки на Луну" пассажиры испытывают чувство потери веса только в точке, где притяжение Земли и Луны взаимно компенсируют друг друга. Они должны были бы чувствовать это в течение всего пути, как только прекратил свое действие механизм, что движет их космический корабль и он перестал испытывать трения о земную атмосферу, и поэтому свободно двигался бы в поле земного притяжения.

Мы можем сделать вывод, что ускорение не оставляют неизменными законы физики, а дают такой эффект, как и гравитационное поле. Этот "принцип эквивалентности", "что является важным аспектом общей теории относительности, существенно зависит от того факта, что вес тел прямо пропорциональна их массам, так что поле тяготения придает им одинаковых ускорений. Общая теория относительности основывается на той точке зрения, что ускорение всех систем отсчета, в которых мы осуществляем наши наблюдения, на самом деле не только никак не отличаются на практике от эффекта гравитационного поля, но оба они являются по своей сути одним и тем же и их невозможно разделить даже в принципе.

Это означает, что мы смогли 6 расположить нашу лабораторию таким образом, чтобы полностью освободиться от всего притяжения Земли, хотя бы, например, потому, что это потребовало бы размещения вокруг всей Земли наблюдателей в кабинах, которые свободно падают, и, конечно, они ударились бы вскоре о Землю, если бы не сталкивались еще до этого друг с другом. Только на малом участке пространства и в течение короткого промежутка времени мы можем наблюдать за движением предмета с точки зрения наблюдателя, для которого не существует поля тяготения

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >