ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
206
207
Òàáëèöà ìåòðè÷åñêîãî òåíçîðà çàïèøåòñÿ òàê:
′
−−
′
′
′
=
2
222
2
2
,
100
0100
00
0001
c
r
c
r
c
r
r
g
ωω
ω
βα
. (7.22)
Íèêàêèìè ïðåîáðàçîâàíèÿìè êîîðäèíàò âèä ýòîãî òåíçîðà
íå ñâåñòè ê ãàëèëååâñêîìó(7.17) (ýòî óòâåðæäåíèå èìååò ñòðîãîå
äîêàçàòåëüñòâî, íî ìû åãî íå áóäåì ðàññìàòðèâàòü).
Èç ïðåäûäóùèõ ðàññóæäåíèé ñëåäóåò, ÷òî íàëè÷èå â ÑÎ èñ-
òèííîãî èëè èíåðöèîííîãî ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ ìàòåìàòè÷åñ-
êè ïðîÿâëÿåòñÿ â ìåòðèêå ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè, â ñâîéñòâàõ ìåò-
ðè÷åñêîãî òåíçîðà. Çíàíèå ôóíêöèé
αβ
g
(x
1
, x
2
, x
3
, x
4
) ïîçâîëÿåò
îïðåäåëèòü âñå ïàðàìåòðû ïîëÿ, ðåøèòü âñå çàäà÷è î äâèæåíèè
òåë â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå. Ïîýòîìó íàõîæäåíèå ôóíêöèé
αβ
g
ÿâëÿåòñÿ âàæíîé çàäà÷åé òåîðèè.  íà÷àëå î÷åðêà ìû îáðàòèëè
âíèìàíèå, ÷òî íàñ íå áóäóò èíòåðåñîâàòü ôóíêöèè (7.1), ÷òî ìû
èçáåðåì äðóãîé ïóòü ðåøåíèÿ çàäà÷è î ñâÿçè ãðàâèòàöèè è ãåî-
ìåòðèè. Âåëè÷èíû
αβ
g
ñâÿçàíû ñ ðàñïðåäåëåíèåì è äâèæåíèåì
ìàòåðèè â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè, èõ ìû è áóäåì íàõîäèòü.
Òàêèì îáðàçîì, ñ îäíîé ñòîðîíû, ãðàâèòàöèÿ ñâîäèòñÿ ê
ãåîìåòðè÷åñêèì ñâîéñòâàì ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè, ñ äðóãîé -
ñâîéñòâà ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè îïðåäåëÿþòñÿ ôèçè÷åñêèìè
ÿâëåíèÿìè è ìàòåðèàëüíûìè îáúåêòàìè (êàê âåùåñòâåííûìè, òàê
è ïîëåâûìè).
§8. Äëèíà è äëèòåëüíîñòü â ÎÒÎ
Ðàññìîòðèì ýòîò âîïðîñ ñíà÷àëà êà÷åñòâåííî. Ïóñòü èìååòñÿ
ÍÑÎ L, ðàâíîìåðíî âðàùàþùàÿñÿ îòíîñèòåëüíî ÈÑÎ âîêðóã
îáùåé îñè 0z (Îz). Ðàñïîëîæèì â ïëîñêîñòè õÎó îêðóæíîñòü ñ
öåíòðîì íà îñè âðàùåíèÿ. Â åâêëèäîâîé ãåîìåòðèè îòíîøåíèå
äëèíû ýòîé îêðóæíîñòè 2
π
r ê åå äèàìåòðó 2r ðàâíî
π
. Íî ñ òî÷êè
çðåíèÿ íàáëþäàòåëÿ, íàõîäÿùåãîñÿ â ÍÑÎ L , îêðóæíîñòü
áóäåò âðàùàòüñÿ, è âñå ýëåìåíòû åå äëèíû áóäóò èìåòü
ïðîòÿæåííîñòü â
()
2/1
22
/1
cv
−
ðàç ìåíüøå, ÷åì â ÈÑÎ L
( v - ëèíåéíàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ òî÷åê îêðóæíîñòè â ÍÑÎ L).
Ñëåäîâàòåëüíî, îòíîøåíèå äëèíû îêðóæíîñòè ê äèàìåòðó,
êîòîðûé ðàñïîëîæåí ïåðïåíäèêóëÿðíî ê íàïðàâëåíèþ ñêîðîñòè,
è åãî ðàçìåðû, åñòåñòâåííî, íåèçìåííû äëÿ íàáëþäàòåëÿ â ÍÑÎ
L , áóäåò îòëè÷àòüñÿ îò
π
. Ìû ñíîâà óáåæäàåìñÿ, ÷òî
ãåîìåòðè÷åñêèå ñîîòíîøåíèÿ â ÍÑÎ îêàçûâàþòñÿ
íååâêëèäîâûìè. À òàê êàê ÍÑÎ ýêâèâàëåíòíà íåêîòîðîìó
ãðàâèòàöèîííîìó ïîëþ, òî ìîæíî óòâåðæäàòü ÷òî ãåîìåòðèÿ
(ìåòðèêà) â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå íåýâêëèäîâà.
Òåïåðü óáåäèìñÿ, ÷òî è ðèòì ÷àñîâ â ÍÑÎ (è ñîîòâåòñòâåííî
â ýêâèâàëåíòíîì ãðàâèòàöèîííîì ïîëå) îòëè÷åí îò ðèòìà ÷àñîâ
â ÈÑÎ â îòñóòñòâèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ).
Ðàñïîëîæèì îäíè ÷àñû íåïîäâèæíî íà îñè 0z, à äðóãèå
òîæäåñòâåííûå ÷àñû íà îêðóæíîñòè â ïëîñêîñòè õ0ó,
âðàùàâøåéñÿ îòíîñèòåëüíî íàáëþäàòåëÿ â ÍÑÎ L ñ ëèíåéíîé
ñêîðîñòüþ v. Íî äâèæóùèåñÿ ÷àñû (ñ òî÷êè çðåíèÿ íåïîäâèæíîãî
íàáëþäàòåëÿ) èäóò ìåäëåííåå íåïîäâèæíûõ â
()
2/1
22
/1
cv
−
ðàç. Ýòî
ÿâëÿåòñÿ ñòðîãèì âûâîäîì ÑÒÎ è èìååò ýêñïåðèìåíòàëüíîå
ïîäòâåðæäåíèå. Òàêèì îáðàçîì, è ñâîéñòâà âðåìåíè èçìåíÿþòñÿ
ïðè ïåðåõîäå ê ÍÑÎ. À òàê êàê ÍÑÎ ìîæåò áûòü çàìåíåíà ÈÑÎ
â íåêîòîðîì ýêâèâàëåíòíîì ãðàâèòàöèîííîì ïîëå, òî
ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ñëåäóþùèì
îáðàçîì: â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå õîä ÷àñîâ çàìåäëÿåòñÿ ïî
ñðàâíåíèþ ñ èõ õîäîì â îòñóòñòâèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ â
íåêîòîðîé ÈÑÎ.
Îòìåòèì ïðè ýòîì ïðèíöèïèàëüíîå ðàçëè÷èå
îòíîñèòåëüíîñòè âðåìåííûõ ïðîìåæóòêîâ â ÑÒÎ è ÎÒÎ. Â ÑÒÎ
ýòà îòíîñèòåëüíîñòü íîñèëà êèíåìàòè÷åñêèé õàðàêòåð, â ÎÒÎ â
ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ, èçìåíåíèÿ ìåòðèêè
ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè, çàìåäëåíèå õîäà ÷àñîâ ðåàëüíûé
Òàáëèöà ìåòðè÷åñêîãî òåíçîðà çàïèøåòñÿ òàê: öåíòðîì íà îñè âðàùåíèÿ.  åâêëèäîâîé ãåîìåòðèè îòíîøåíèå
äëèíû ýòîé îêðóæíîñòè 2 π r ê åå äèàìåòðó 2r ðàâíî π . Íî ñ òî÷êè
1 0 0 0 çðåíèÿ íàáëþäàòåëÿ, íàõîäÿùåãîñÿ â ÍÑÎ L , îêðóæíîñòü
ω r′2 áóäåò âðàùàòüñÿ, è âñå ýëåìåíòû åå äëèíû áóäóò èìåòü
0 r′2 0
gα , β = 0 0 1
c
0
(
ïðîòÿæåííîñòü â 1 − v 2 / c 2)
1/ 2
ðàç ìåíüøå, ÷åì â ÈÑÎ L
. (7.22) ( v - ëèíåéíàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ òî÷åê îêðóæíîñòè â ÍÑÎ L).
ω r′2 ω 2 r′2 Ñëåäîâàòåëüíî, îòíîøåíèå äëèíû îêðóæíîñòè ê äèàìåòðó,
0 0 − 1 − 2
c c êîòîðûé ðàñïîëîæåí ïåðïåíäèêóëÿðíî ê íàïðàâëåíèþ ñêîðîñòè,
è åãî ðàçìåðû, åñòåñòâåííî, íåèçìåííû äëÿ íàáëþäàòåëÿ â ÍÑÎ
Íèêàêèìè ïðåîáðàçîâàíèÿìè êîîðäèíàò âèä ýòîãî òåíçîðà L , áóäåò îòëè÷àòüñÿ îò π . Ìû ñíîâà óáåæäàåìñÿ, ÷òî
íå ñâåñòè ê ãàëèëååâñêîìó(7.17) (ýòî óòâåðæäåíèå èìååò ñòðîãîå ãåîìåòðè÷åñêèå ñîîòíîøåíèÿ â ÍÑÎ îêàçûâàþòñÿ
äîêàçàòåëüñòâî, íî ìû åãî íå áóäåì ðàññìàòðèâàòü). íååâêëèäîâûìè. À òàê êàê ÍÑÎ ýêâèâàëåíòíà íåêîòîðîìó
Èç ïðåäûäóùèõ ðàññóæäåíèé ñëåäóåò, ÷òî íàëè÷èå â ÑÎ èñ- ãðàâèòàöèîííîìó ïîëþ, òî ìîæíî óòâåðæäàòü ÷òî ãåîìåòðèÿ
òèííîãî èëè èíåðöèîííîãî ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ ìàòåìàòè÷åñ- (ìåòðèêà) â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå íåýâêëèäîâà.
êè ïðîÿâëÿåòñÿ â ìåòðèêå ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè, â ñâîéñòâàõ ìåò- Òåïåðü óáåäèìñÿ, ÷òî è ðèòì ÷àñîâ â ÍÑÎ (è ñîîòâåòñòâåííî
ðè÷åñêîãî òåíçîðà. Çíàíèå ôóíêöèé g αβ (x1, x2, x3, x4) ïîçâîëÿåò â ýêâèâàëåíòíîì ãðàâèòàöèîííîì ïîëå) îòëè÷åí îò ðèòìà ÷àñîâ
â ÈÑÎ â îòñóòñòâèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ).
îïðåäåëèòü âñå ïàðàìåòðû ïîëÿ, ðåøèòü âñå çàäà÷è î äâèæåíèè
Ðàñïîëîæèì îäíè ÷àñû íåïîäâèæíî íà îñè 0z, à äðóãèå
òåë â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå. Ïîýòîìó íàõîæäåíèå ôóíêöèé g αβ òîæäåñòâåííûå ÷àñû íà îêðóæíîñòè â ïëîñêîñòè õ0ó,
ÿâëÿåòñÿ âàæíîé çàäà÷åé òåîðèè.  íà÷àëå î÷åðêà ìû îáðàòèëè âðàùàâøåéñÿ îòíîñèòåëüíî íàáëþäàòåëÿ â ÍÑÎ L ñ ëèíåéíîé
âíèìàíèå, ÷òî íàñ íå áóäóò èíòåðåñîâàòü ôóíêöèè (7.1), ÷òî ìû ñêîðîñòüþ v. Íî äâèæóùèåñÿ ÷àñû (ñ òî÷êè çðåíèÿ íåïîäâèæíîãî
èçáåðåì äðóãîé ïóòü ðåøåíèÿ çàäà÷è î ñâÿçè ãðàâèòàöèè è ãåî-
( )
1/ 2
íàáëþäàòåëÿ) èäóò ìåäëåííåå íåïîäâèæíûõ â 1 − v 2 / c 2 ðàç. Ýòî
ìåòðèè. Âåëè÷èíû g αβ ñâÿçàíû ñ ðàñïðåäåëåíèåì è äâèæåíèåì ÿâëÿåòñÿ ñòðîãèì âûâîäîì ÑÒÎ è èìååò ýêñïåðèìåíòàëüíîå
ìàòåðèè â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè, èõ ìû è áóäåì íàõîäèòü. ïîäòâåðæäåíèå. Òàêèì îáðàçîì, è ñâîéñòâà âðåìåíè èçìåíÿþòñÿ
Òàêèì îáðàçîì, ñ îäíîé ñòîðîíû, ãðàâèòàöèÿ ñâîäèòñÿ ê ïðè ïåðåõîäå ê ÍÑÎ. À òàê êàê ÍÑÎ ìîæåò áûòü çàìåíåíà ÈÑÎ
ãåîìåòðè÷åñêèì ñâîéñòâàì ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè, ñ äðóãîé - â íåêîòîðîì ýêâèâàëåíòíîì ãðàâèòàöèîííîì ïîëå, òî
ñâîéñòâà ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè îïðåäåëÿþòñÿ ôèçè÷åñêèìè ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ñëåäóþùèì
ÿâëåíèÿìè è ìàòåðèàëüíûìè îáúåêòàìè (êàê âåùåñòâåííûìè, òàê îáðàçîì: â ãðàâèòàöèîííîì ïîëå õîä ÷àñîâ çàìåäëÿåòñÿ ïî
è ïîëåâûìè). ñðàâíåíèþ ñ èõ õîäîì â îòñóòñòâèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ â
íåêîòîðîé ÈÑÎ.
§8. Äëèíà è äëèòåëüíîñòü â ÎÒÎ Îòìåòèì ïðè ýòîì ïðèíöèïèàëüíîå ðàçëè÷èå
îòíîñèòåëüíîñòè âðåìåííûõ ïðîìåæóòêîâ â ÑÒÎ è ÎÒÎ. Â ÑÒÎ
Ðàññìîòðèì ýòîò âîïðîñ ñíà÷àëà êà÷åñòâåííî. Ïóñòü èìååòñÿ ýòà îòíîñèòåëüíîñòü íîñèëà êèíåìàòè÷åñêèé õàðàêòåð, â ÎÒÎ â
ÍÑÎ L, ðàâíîìåðíî âðàùàþùàÿñÿ îòíîñèòåëüíî ÈÑÎ âîêðóã ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ, èçìåíåíèÿ ìåòðèêè
îáùåé îñè 0z (Îz). Ðàñïîëîæèì â ïëîñêîñòè õÎó îêðóæíîñòü ñ ïðîñòðàíñòâà-âðåìåíè, çàìåäëåíèå õîäà ÷àñîâ ðåàëüíûé
206 207
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- …
- следующая ›
- последняя »
