Anwendung der Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf das Universum. Berücksichtigung der Position des Beobachters. Methoden zur Überprüfung der GTR

Großes offenes Geheimnis

Alexander Grishaev, Fragment aus dem Artikel „ Verschüttungen und Dochte von universeller Schwerkraft»

„Die Briten reinigen ihre Waffen nicht mit Ziegeln: Sie sollen unsere auch nicht reinigen, sonst, Gott bewahre den Krieg, sind sie nicht zum Schießen geeignet …“ – N. Leskov.

8 Parabolspiegel des Empfangs- und Sendeantennenkomplexes ADU-1000 sind Teil des Pluto-Empfangskomplexes des Center for Deep Space Communications...

In den Anfangsjahren der Weltraumforschung gingen leider zahlreiche sowjetische und amerikanische interplanetare Stationen verloren. Selbst wenn der Start ohne Ausfälle verlief, wie Experten sagen, „im Normalmodus“, funktionierten alle Systeme normal, alle vorab bereitgestellten Orbitanpassungen verliefen normal, die Kommunikation mit den Geräten wurde unerwartet unterbrochen.

Es kam so weit, dass im nächsten für den Start günstigen „Fenster“ nacheinander identische Geräte mit demselben Programm stapelweise gestartet wurden – in der Hoffnung, dass zumindest eines davon erfolgreich abgeschlossen werden könnte. Aber wo ist es! Es gab einen bestimmten Grund, der die Verbindung bei der Annäherung an die Planeten abbrach, was keine Zugeständnisse machte.

Darüber wurde natürlich Stillschweigen bewahrt. Der dummen Öffentlichkeit wurde mitgeteilt, dass die Station in einer Entfernung von, sagen wir, 120.000 Kilometern vom Planeten entfernt sei. Der Ton dieser Nachrichten war so fröhlich, dass man denken musste: „Die Jungs schießen!“ Einhundertzwanzigtausend sind nicht schlecht. Ich hätte es mit dreihunderttausend schaffen können! Sie geben neue, genauere Starts!“ Niemand hatte eine Ahnung von der Intensität des Dramas – dass die Experten etwas vorhatten habe es nicht ganz verstanden.

Am Ende haben wir beschlossen, es auszuprobieren. Das zur Kommunikation verwendete Signal wird bekanntlich seit langem in Form von Wellen dargestellt – Radiowellen. Der einfachste Weg, sich diese Wellen vorzustellen, ist der „Dominoeffekt“. Das Kommunikationssignal breitet sich im Raum aus wie eine Welle fallender Dominosteine.

Die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der jeder einzelne Dominostein fällt, und da alle Dominosteine ​​gleich sind und in der gleichen Zeit fallen, ist die Geschwindigkeit der Welle ein konstanter Wert. Den Abstand zwischen den Dominosteinen nennen Physiker "Wellenlänge".

Beispiel einer Welle – „Dominoeffekt“

Nehmen wir nun an, wir hätten einen Himmelskörper (nennen wir ihn Venus), der in dieser Abbildung mit einem roten Gekritzel markiert ist. Nehmen wir an, wenn wir den ersten Dominostein schieben, dann fällt jeder nachfolgende Dominostein in einer Sekunde auf den nächsten. Wenn genau 100 Dominosteine ​​von uns zur Venus gelegt werden, wird die Welle sie erreichen, nachdem alle 100 Dominosteine ​​nacheinander fallen und jeweils eine Sekunde brauchen. Insgesamt wird die Welle von uns in 100 Sekunden die Venus erreichen.

Dies ist der Fall, wenn die Venus stillsteht. Was ist, wenn die Venus nicht stillsteht? Nehmen wir an, während 100 Dominosteine ​​fallen, schafft es unsere Venus, bis zu einer Distanz „wegzukriechen“, die dem Abstand zwischen mehreren Dominosteinen (mehreren Wellenlängen) entspricht. Was passiert dann?

Akademiker entschieden, was passiert, wenn die Welle die Venus einholt, und zwar nach dem gleichen Gesetz, das Grundschulkinder bei Problemen wie „Vom Punkt“ anwenden A Der Zug fährt mit hoher Geschwindigkeit ab A km/Stunde und vom Punkt B Gleichzeitig verlässt ein Fußgänger mit hoher Geschwindigkeit den Raum B Wie lange wird es in derselben Richtung dauern, bis der Zug den Fußgänger einholt?“

Als die Wissenschaftler erkannten, dass sie ein so einfaches Problem für jüngere Schulkinder lösen mussten, begann sich die Lage zu verbessern. Ohne diesen Einfallsreichtum hätten wir die herausragenden Errungenschaften der interplanetaren Raumfahrt nicht gesehen.

Und was ist hier so schlau, dass der unerfahrene Ahnungslose in den Wissenschaften seine Hände hochwerfen wird?! Und im Gegenteil, Znayka, erfahren in den Wissenschaften, wird schreien: Hütet euch, haltet den Schurken auf, das ist Pseudowissenschaft! Nach echter, richtiger Wissenschaft müsste dieses Problem völlig anders gelöst werden! Schließlich haben wir es nicht mit irgendwelchen langsamen Fuchs-Pedisten-Schiffen zu tun, sondern mit einem Signal, das mit Lichtgeschwindigkeit der Venus nachjagt und das, egal wie schnell Sie oder Venus laufen, Sie immer noch mit der Geschwindigkeit von einholt Licht! Wenn Sie außerdem auf ihn zustürmen, werden Sie ihn nicht schneller treffen!

Prinzipien der Relativität

„Es ist so“, wird Dunno ausrufen, „aus dem Punkt heraus stellt sich heraus, dass.“ B zu mir, der sich gerade im Raumschiff befindet A Sie werden Ihnen mitteilen, dass sie an Bord eine gefährliche Epidemie haben, gegen die ich ein Heilmittel habe; es hat für mich keinen Sinn, mich umzudrehen, um sie zu treffen, weil... Wir werden uns immer noch nicht früher treffen, wenn sich das zu mir geschickte Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit bewegt? Und das bedeutet, dass ich guten Gewissens meinen Weg zur Sache fortsetzen kann C eine Ladung Windeln für die Affen liefern, die nächsten Monat geboren werden sollen?

„Genau“, wird Ihnen Znayka antworten, „wenn Sie mit dem Fahrrad unterwegs wären, müssten Sie so fahren, wie der gepunktete Pfeil zeigt – auf das Auto zu, das zu Ihnen fährt.“ Wenn sich jedoch ein Fahrzeug mit Lichtgeschwindigkeit auf Sie zubewegt, spielt es keine Rolle, ob Sie sich darauf zubewegen oder sich von ihm entfernen oder an Ort und Stelle bleiben - Die Besprechungszeit kann nicht geändert werden.

„Wie ist es möglich“, kehrt Dunno zu unseren Dominosteinen zurück, „werden die Dominosteine ​​schneller fallen?“ Es hilft nichts – es wird nur ein Problem sein, wenn Achilles eine Schildkröte einholt. Egal wie schnell Achilles rennt, er wird immer noch einige Zeit brauchen, um die zusätzliche Distanz zurückzulegen, die die Schildkröte zurückgelegt hat.

Nein, hier ist alles kühler – wenn dich ein Lichtstrahl einholt, dann dehnst du durch deine Bewegung den Raum aus. Legen Sie die gleichen Dominosteine ​​auf ein Gummiband und ziehen Sie daran – das rote Kreuz darauf bewegt sich, aber auch die Dominosteine ​​bewegen sich, der Abstand zwischen den Dominosteinen vergrößert sich, d.h. Die Wellenlänge nimmt zu und somit befindet sich immer die gleiche Anzahl Dominosteine ​​zwischen Ihnen und dem Startpunkt der Welle. Wow!

Ich war es, der im Volksmund die Grundlagen von Einsteins Werk skizzierte Relativitätstheorien, die einzig richtige, wissenschaftliche Theorie, nach der der Durchgang eines Unterlichtsignals berücksichtigt werden sollte, auch bei der Berechnung von Kommunikationsmodi mit interplanetaren Sonden.

Lassen Sie uns einen Punkt präzisieren: in relativistischen Theorien (und es gibt zwei davon: EINHUNDERT– Spezielle Relativitätstheorie und GTO(Allgemeine Relativitätstheorie) ist die Lichtgeschwindigkeit absolut und kann in keiner Weise überschritten werden. Und ein nützlicher Begriff für den Effekt der Vergrößerung des Abstands zwischen den Fingerknöcheln heißt „ Doppler-Effekt» – der Effekt einer Vergrößerung der Wellenlänge, wenn die Welle einem sich bewegenden Objekt folgt, und der Effekt einer Verkürzung der Wellenlänge, wenn sich das Objekt auf die Welle zubewegt.

So glaubten die Akademiker nach der einzig richtigen Theorie, dass nur noch die Sonden für die Milch übrig blieben. Inzwischen, in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts, produzierten mehrere Länder Venusradar. Bei der Radarerkennung der Venus entstand dieses Postulat relativistische Addition Geschwindigkeiten können überprüft werden.

amerikanisch B. J. Wallace 1969 analysierte er in dem Artikel „Radar-Verifizierung der relativen Lichtgeschwindigkeit im Weltraum“ acht 1961 veröffentlichte Radarbeobachtungen der Venus. Die Analyse überzeugte ihn davon, dass die Geschwindigkeit des Radiostrahls ( im Widerspruch zur Relativitätstheorie) wird algebraisch zur Rotationsgeschwindigkeit der Erde addiert. Anschließend hatte er Probleme, Materialien zu diesem Thema zu veröffentlichen.

Lassen Sie uns die Artikel auflisten, die den genannten Experimenten gewidmet sind:

1. V.A. Kotelnikov et al. „Radarinstallation, die 1961 im Radar der Venus verwendet wurde.“ Radiotechnik und Elektronik, 7, 11 (1962) 1851.

2. V.A. Kotelnikov et al. „Radarergebnisse der Venus im Jahr 1961“ Ebenda, Seite 1860.

3. V.A. Morozov, Z.G. Trunova „Schwachsignalanalysator, der 1961 im Radar der Venus verwendet wurde.“ Ebenda, Seite 1880.

Schlussfolgerungen, die im dritten Artikel formuliert wurden, sind selbst für Dunno verständlich, der die hier eingangs dargelegte Theorie der fallenden Dominosteine ​​verstanden hat.

Im letzten Artikel gab es in dem Teil, in dem sie die Bedingungen für die Erkennung eines von der Venus reflektierten Signals beschrieben, den folgenden Satz: „ Unter dem schmalbandigen Anteil versteht man den Anteil des Echosignals, der der Reflexion an einem stationären Punktreflektor entspricht...»

Hier ist die „Schmalbandkomponente“ die erkannte Komponente des von der Venus zurückkehrenden Signals, und sie wird erkannt, wenn Venus berücksichtigt wird ... bewegungslos! Diese. Das haben die Jungs nicht direkt geschrieben Doppler-Effekt wird nicht erkannt Stattdessen schrieben sie, dass das Signal vom Empfänger nur dann erkannt wird, wenn die Bewegung der Venus in die gleiche Richtung wie das Signal nicht berücksichtigt wird, d. h. Wenn der Doppler-Effekt nach irgendeiner Theorie Null ist, aber da sich die Venus bewegte, dann fand der Effekt der Wellenverlängerung nicht statt, der von der Relativitätstheorie vorgeschrieben wurde.

Zum großen Kummer der Relativitätstheorie dehnte die Venus den Raum nicht aus, und die „Dominosteine“ waren zum Zeitpunkt des Eintreffens des Signals auf der Venus viel stärker gestapelt als zum Zeitpunkt seines Starts von der Erde. Venus gelang es, wie die Schildkröte von Achilles, mit Lichtgeschwindigkeit von den Stufen der Wellen wegzukriechen und sie einzuholen.

Offensichtlich haben amerikanische Forscher dasselbe getan, wie der oben erwähnte Fall mit belegt Wallace, der keinen Artikel über die Interpretation der beim Scannen der Venus gewonnenen Ergebnisse veröffentlichen durfte. Die Kommissionen zur Bekämpfung der Pseudowissenschaft funktionierten also nicht nur in der totalitären Sowjetunion regelmäßig.

Übrigens sollte die Verlängerung der Wellen, wie wir herausgefunden haben, theoretisch die Entfernung des Weltraumobjekts vom Beobachter anzeigen, und zwar so Rotverschiebung, und genau diese Rotverschiebung, die 1929 von Hubble entdeckt wurde, liegt der kosmogonischen Theorie des Urknalls zugrunde.

Standort der Venus gezeigt Abwesenheit das sehr Offsets, und von nun an, ab dem Moment der erfolgreichen Ergebnisse der Standortbestimmung der Venus, gehen diese Theorie – die Theorie des Urknalls – sowie die Hypothesen über „Schwarze Löcher“ und anderen relativistischen Unsinn in die Kategorie der Wissenschaft über Fiktion. Science-Fiction, für die Nobelpreise nicht für Literatur, sondern für Physik vergeben werden!!! Wunderbar sind deine Werke, Herr!

P.S. Anlässlich des 100. Jahrestages der SRT und des gleichzeitigen 90. Jahrestages der Allgemeinen Relativitätstheorie wurde festgestellt, dass weder die eine noch die andere Theorie experimentell bestätigt wurde! Anlässlich des Jubiläums wurde das Projekt „Schwerkraftsonde B (GP-B) ” im Wert von 760 Millionen Dollar, was zumindest eine Bestätigung dieser lächerlichen Theorien liefern sollte, aber alles endete in großer Peinlichkeit. Genau darum geht es im nächsten Artikel...

Einsteins OTO: „Und der König ist nackt!“

„Im Juni 2004 beschloss die UN-Generalversammlung, das Jahr 2005 zum Internationalen Jahr der Physik auszurufen. Die Versammlung lud die UNESCO (Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur) ein, in Zusammenarbeit mit Physikgesellschaften und anderen interessierten Gruppen auf der ganzen Welt Aktivitäten zur Feier des Jahres zu organisieren …“– Nachricht aus dem UN-Bulletin

Würde es trotzdem tun! – Nächstes Jahr jährt sich die Spezielle Relativitätstheorie zum 100. Mal ( EINHUNDERT), 90 Jahre – Allgemeine Relativitätstheorie ( GTO) – ein hundertjähriger ununterbrochener Siegeszug der neuen Physik, der die archaische Newtonsche Physik von ihrem Sockel stürzte, so glaubten Beamte der Vereinten Nationen, in Erwartung der Feierlichkeiten und Ehrungen des größten Genies aller Zeiten und Völker sowie seiner Anhänger im nächsten Jahr.

Aber die Anhänger wussten besser als andere, dass sich die „brillanten“ Theorien seit fast hundert Jahren in keiner Weise bewährt hatten: Auf ihrer Grundlage wurden keine Vorhersagen neuer Phänomene gemacht und es wurden keine Erklärungen für bereits entdeckte, aber nicht erklärte Erklärungen abgegeben klassische Newtonsche Physik. Gar nichts, NICHTS!

Die Allgemeine Relativitätstheorie hatte keine einzige experimentelle Bestätigung!

Man wusste nur, dass die Theorie brillant war, aber niemand wusste, worum es ging. Nun ja, sie fütterte sie regelmäßig mit Versprechungen und Frühstücken, für die enorme Summen bezahlt wurden, und am Ende des Tages – Science-Fiction-Romane über Schwarze Löcher, für die Nobelpreise nicht in der Literatur, sondern in der Physik verliehen wurden , Kollider wurden gebaut, einer nach dem anderen, einer größer als der andere, Gravitationsinterferometer vermehrten sich auf der ganzen Welt, in denen man, um Konfuzius zu paraphrasieren, in der „dunklen Materie“ nach einer schwarzen Katze suchte, die übrigens nicht da war, und niemand hatte die „dunkle Materie“ selbst gesehen.

Deshalb wurde im April 2004 ein äußerst ehrgeiziges Projekt gestartet, das über einen Zeitraum von etwa vierzig Jahren sorgfältig vorbereitet und vorbereitet wurde Die letzte Etappe dem 760 Millionen Dollar zugeteilt wurden - „Schwerkraftsonde B (GP-B)“. Schwerkrafttest B sollte genau zum großen Jubiläum in etwa einem Flugjahr nicht mehr und nicht weniger die Einsteinsche Raumzeit im Umfang von 6,6 Bogensekunden auf Präzisionskreiseln (also Kreiseln) winden.

Unmittelbar nach dem Stapellauf warteten wir ganz im Sinne von „Adjutant Seiner Exzellenz“ auf Siegesmeldungen – der „Brief“ folgte Nter Kilometer: „Die erste Bogensekunde der Raumzeit wurde erfolgreich zurückgelegt.“ Aber die siegreichen Berichte, für die die Gläubigen am grandiosesten sind Betrug des 20. Jahrhunderts, irgendwie hat nicht alles gepasst.

Und ohne siegreiche Berichte, was zum Teufel ist ein Jubiläum – Scharen von Feinden der fortschrittlichsten Lehre mit griffbereiten Stiften und Taschenrechnern warten nur darauf, auf die große Lehre Einsteins zu spucken. Also haben sie mich im Stich gelassen „Internationales Jahr der Physik“ auf der Bremse - er fuhr leise und unbemerkt vorbei.

Unmittelbar nach Abschluss der Mission, im August des Jubiläumsjahres, gab es keine siegreichen Berichte: Es gab nur die Meldung, dass alles gut liefe, die brillante Theorie wurde bestätigt, aber wir werden die Ergebnisse ein wenig verarbeiten, und zwar in genau einem Jahr wird es eine genaue Antwort geben. Selbst nach ein oder zwei Jahren kam keine Antwort. Am Ende versprachen sie, die Ergebnisse bis März 2010 fertigzustellen.

Und wo ist das Ergebnis?! Nachdem ich im Internet gegoogelt hatte, fand ich diese interessante Notiz im LiveJournal eines Bloggers:

Schwerkraftsonde B (GP-B) – vonSpuren760 Millionen Dollar. $

Die moderne Physik zweifelt also nicht an der GTR, es scheint, warum besteht dann Bedarf an einem Experiment im Wert von 760 Millionen Dollar, das darauf abzielt, die Auswirkungen der GTR zu bestätigen?

Das ist schließlich Unsinn – es ist dasselbe, als würde man beispielsweise fast eine Milliarde ausgeben, um das Gesetz von Archimedes zu bestätigen. Nach den Ergebnissen des Experiments zu urteilen, war dieses Geld jedoch nicht für das Experiment bestimmt. Das Geld wurde für PR ausgegeben.

Das Experiment wurde mit einem am 20. April 2004 gestarteten Satelliten durchgeführt, der mit Geräten zur Messung des Lense-Thirring-Effekts (als direkte Folge der Allgemeinen Relativitätstheorie) ausgestattet war. Satellit Schwerkraftsonde B An Bord befanden sich damals die genauesten Gyroskope der Welt. Der Versuchsaufbau ist auf Wikipedia recht gut beschrieben.

Bereits während der Datenerhebung tauchten Fragen zum Versuchsaufbau und zur Genauigkeit der Geräte auf. Denn trotz des riesigen Budgets wurden Geräte zur Messung ultrafeiner Effekte noch nie im Weltraum getestet. Während der Datenerfassung wurden Vibrationen aufgrund des Siedens von Helium im Dewar-Gefäß festgestellt, es kam zu unerwarteten Stopps der Kreisel mit anschließender Drehung aufgrund von Ausfällen in der Elektronik unter dem Einfluss energiereicher kosmischer Teilchen; Es kam zu Computerausfällen und Verlusten von „Wissenschaftsdaten“-Arrays, und das größte Problem erwies sich als „Polhode“-Effekt.

Konzept „polhode“ Die Wurzeln reichen bis ins 18. Jahrhundert zurück herausragender Mathematiker und der Astronom Leonhard Euler erhielt ein Gleichungssystem für die freie Bewegung fester Körper. Insbesondere Euler und seine Zeitgenossen (D'Alembert, Lagrange) untersuchten (sehr kleine) Schwankungen bei Messungen des Breitengrads der Erde, die offenbar aufgrund von Schwankungen der Erde relativ zur Rotationsachse (Polarachse) auftraten ...

GP-B-Gyroskope, im Guinness-Buch als die kugelförmigsten Objekte aufgeführt, die jemals von Menschenhand hergestellt wurden. Die Kugel besteht aus Quarzglas und ist mit einem dünnen Film aus supraleitendem Niob beschichtet. Quarzoberflächen werden auf atomarer Ebene poliert.

Nach der Diskussion der axialen Präzession haben Sie das Recht, eine direkte Frage zu stellen: Warum zeigen GP-B-Gyroskope, die im Guinness-Buch als die kugelförmigsten Objekte aufgeführt sind, auch axiale Präzession? Tatsächlich wäre in einem vollständig kugelförmigen und homogenen Körper, in dem alle drei Hauptträgheitsachsen identisch sind, die Polhodenperiode um jede dieser Achsen unendlich groß und praktisch nicht vorhanden.

Allerdings sind GP-B-Rotoren keine „perfekten“ Kugeln. Die Kugelform und die Homogenität des Quarzglassubstrats ermöglichen es, die Trägheitsmomente relativ zu den Achsen auf einen Teil einer Million auszugleichen – dies reicht bereits aus, um die Polhalteperiode des Rotors zu berücksichtigen und die Spur entlang zu fixieren die das Ende der Rotorachse bewegt.

Das alles war zu erwarten. Vor dem Satellitenstart wurde das Verhalten von GP-B-Rotoren simuliert. Dennoch herrschte weiterhin Konsens darüber, dass die Rotoren, da sie nahezu ideal und nahezu gleichmäßig waren, eine sehr kleine Amplitude der Polhode-Spur und eine so lange Periode ergeben würden, dass sich die Polhode-Rotation der Achse während des Experiments nicht wesentlich ändern würde.

Entgegen guten Prognosen ermöglichten GP-B-Rotoren im wirklichen Leben jedoch die Beobachtung einer erheblichen axialen Präzession. Aufgrund der nahezu perfekt sphärischen Geometrie und der homogenen Zusammensetzung der Rotoren gibt es zwei Möglichkeiten:

– interne Energiezersetzung;

– äußerer Einfluss mit konstanter Frequenz.

Es stellt sich heraus, dass eine Kombination aus beiden funktioniert. Obwohl der Rotor symmetrisch ist, wie die oben beschriebene Erde, ist das Gyroskop immer noch elastisch und ragt am Äquator etwa 10 nm hervor. Da die Rotationsachse wandert, wandert auch die Konvexität der Körperoberfläche. Aufgrund kleiner Defekte in der Rotorstruktur und lokaler Grenzdefekte zwischen dem Rotorkernmaterial und seiner Niobbeschichtung kann Rotationsenergie intern dissipiert werden. Dadurch ändert sich die Driftbahn, ohne dass sich der Gesamtdrehimpuls ändert (ähnlich wie wenn sich ein rohes Ei dreht).

Wenn die von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Auswirkungen tatsächlich eintreten, dann für jedes Jahr Schwerkraftsonde B Im Orbit sollten die Rotationsachsen seiner Gyroskope um 6,6 Bogensekunden bzw. 42 Bogensekunden abweichen

Zwei der Gyros in 11 Monaten aufgrund dieses Effekts um mehrere zehn Grad gedreht, Weil wurden entlang der Achse minimaler Trägheit gedreht.

Das Ergebnis sind Gyroskope, die auf Maß ausgelegt sind Millisekunden Winkelbogen, waren ungeplanten Einwirkungen und Fehlern von bis zu mehreren zehn Grad ausgesetzt! Tatsächlich war es so Misserfolg der Mission Allerdings wurden die Ergebnisse einfach vertuscht. War ursprünglich geplant, die endgültigen Ergebnisse der Mission Ende 2007 bekannt zu geben, wurden sie auf September 2008 und dann vollständig auf März 2010 verschoben.

Wie Francis Everitt fröhlich berichtete: „Aufgrund der Wechselwirkung elektrischer Ladungen, die in Gyroskopen und den Wänden ihrer Kammern „eingefroren“ sind (der Patch-Effekt), und die bisher nicht berücksichtigten Auswirkungen der Ablesewerte, die noch nicht vollständig aus den erhaltenen Daten ausgeschlossen wurden, ist die Genauigkeit der Messungen in diesem Stadium auf 0,1 Bogensekunden begrenzt, was eine Bestätigung mit einer Genauigkeit von besser als 1 % ermöglicht Effekt der geodätischen Präzession (6,606 Bogensekunden pro Jahr), ermöglicht jedoch noch nicht die Isolierung und Überprüfung des Phänomens der Verschiebung des Trägheitsbezugssystems (0,039 Bogensekunden pro Jahr). Es wird intensiv an der Berechnung und Extraktion des Messrauschens gearbeitet …“

Ich meine, wie ich diese Aussage kommentiert habe ZZCW : „Von zehn Grad werden zehn Grad abgezogen und es bleiben Winkelmillisekunden übrig, mit einer Genauigkeit von einem Prozent (und dann wird die angegebene Genauigkeit noch höher sein, weil für den vollständigen Kommunismus der Lense-Thirring-Effekt bestätigt werden müsste) entsprechend dem Schlüsseleffekt der Allgemeinen Relativitätstheorie ...“

Kein Wunder, dass Die NASA lehnte ab Vergabe weiterer Millionenzuschüsse an Stanford für ein 18-monatiges Programm zur „weiteren Verbesserung der Datenanalyse“, das für den Zeitraum Oktober 2008 bis März 2010 geplant war.

Wissenschaftler, die bekommen wollen ROH(Rohdaten) zur unabhängigen Bestätigung, waren überrascht, dies stattdessen zu finden ROH und Quellen NSSDC Sie erhalten nur „Daten der zweiten Ebene“. „Stufe zwei“ bedeutet, dass „die Daten nur geringfügig verarbeitet wurden …“

Infolgedessen veröffentlichte das Stanford-Team, dem die Finanzierung entzogen war, am 5. Februar einen Abschlussbericht, in dem es heißt:

Nach Abzug der Korrekturen für den solaren geodätischen Effekt (+7 Marc-s/Jahr) und die Eigenbewegung des Leitsterns (+28 ± 1 Marc-s/Jahr) beträgt das Ergebnis −6,673 ± 97 Marc-s/Jahr. mit den vorhergesagten −6.606 Marc-s/Jahr der Allgemeinen Relativitätstheorie zu vergleichen

Dies ist die Meinung eines mir unbekannten Bloggers, dessen Meinung wir als die Stimme des Jungen betrachten, der rief: „ Und der König ist nackt!»

Und jetzt zitieren wir die Aussagen sehr kompetenter Spezialisten, deren Qualifikationen schwer zu bestreiten sind.

Nikolay Levashov „Die Relativitätstheorie ist eine falsche Grundlage der Physik“

Nikolay Levashov „Einsteins Theorie, Astrophysik, stille Experimente“

Mehr Details und eine Vielzahl von Informationen über Veranstaltungen in Russland, der Ukraine und anderen Ländern unseres schönen Planeten erhalten Sie unter Internetkonferenzen, ständig auf der Website „Keys of Knowledge“ gehalten. Alle Konferenzen sind offen und vollständig frei. Wir laden alle ein, die aufwachen und Interesse haben...

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Relativitätstheorie formuliert. Was es ist und wer sein Schöpfer ist, weiß heute jedes Schulkind. Es ist so faszinierend, dass sich sogar wissenschaftsferne Menschen dafür interessieren. In diesem Artikel zugängliche Sprache Die Relativitätstheorie wird beschrieben: was sie ist, was ihre Postulate und ihre Anwendung sind.

Man sagt, dass Albert Einstein, sein Schöpfer, augenblicklich eine Offenbarung hatte. Der Wissenschaftler soll angeblich mit der Straßenbahn in Bern in der Schweiz gefahren sein. Er schaute auf die Straßenuhr und erkannte plötzlich, dass diese Uhr anhalten würde, wenn die Straßenbahn auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigte. In diesem Fall wäre keine Zeit. Zeit spielt in der Relativitätstheorie eine sehr wichtige Rolle wichtige Rolle. Eines der von Einstein formulierten Postulate ist, dass verschiedene Beobachter die Realität auf unterschiedliche Weise wahrnehmen. Dies gilt insbesondere für Zeit und Distanz.

Berücksichtigung der Position des Beobachters

An diesem Tag erkannte Albert, dass es in der Sprache der Wissenschaft keine Beschreibung gibt physikalisches Phänomen oder Ereignisse hängt vom Bezugsrahmen ab, in dem sich der Beobachter befindet. Wenn beispielsweise einem Straßenbahnfahrer seine Brille herunterfällt, fällt diese im Verhältnis zu ihr senkrecht nach unten. Wenn Sie aus der Position eines auf der Straße stehenden Fußgängers blicken, entspricht die Fallbahn einer Parabel, da sich die Straßenbahn bewegt und gleichzeitig die Brille fällt. Somit hat jeder seinen eigenen Bezugsrahmen. Wir schlagen vor, die wichtigsten Postulate der Relativitätstheorie genauer zu betrachten.

Das Gesetz der verteilten Bewegung und das Relativitätsprinzip

Obwohl sich mit der Änderung von Bezugssystemen auch die Beschreibungen von Ereignissen ändern, gibt es auch universelle Dinge, die unverändert bleiben. Um dies zu verstehen, müssen wir uns nicht nach dem Tropfen einer Brille fragen, sondern nach dem Naturgesetz, das den Tropfen verursacht. Für jeden Beobachter, egal ob er sich in einem bewegten oder stationären Koordinatensystem befindet, bleibt die Antwort dieselbe. Dieses Gesetz wird als Gesetz der verteilten Bewegung bezeichnet. Es funktioniert sowohl in der Straßenbahn als auch auf der Straße gleich. Mit anderen Worten: Wenn die Beschreibung von Ereignissen immer davon abhängt, wer sie beobachtet, dann gilt dies nicht für die Naturgesetze. Sie sind, wie es in der wissenschaftlichen Sprache üblicherweise ausgedrückt wird, invariant. Das ist das Relativitätsprinzip.

Einsteins zwei Theorien

Dieses Prinzip musste, wie jede andere Hypothese auch, zunächst durch Korrelation mit getestet werden Naturphänomen, in unserer Realität wirkend. Einstein leitete aus dem Relativitätsprinzip zwei Theorien ab. Obwohl sie miteinander verbunden sind, werden sie als getrennt betrachtet.

Die besondere oder spezielle Relativitätstheorie (SRT) basiert auf der These, dass für alle Arten von Bezugssystemen, deren Geschwindigkeit konstant ist, die Naturgesetze gleich bleiben. Die Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) erweitert dieses Prinzip auf jeden Bezugssystem, einschließlich solcher, die sich mit Beschleunigung bewegen. Im Jahr 1905 veröffentlichte A. Einstein die erste Theorie. Der zweite, vom mathematischen Apparat her komplexere, wurde 1916 fertiggestellt. Die Schaffung der Relativitätstheorie, sowohl STR als auch GTR, wurde zu einem wichtigen Schritt in der Entwicklung der Physik. Schauen wir uns jeden einzelnen genauer an.

Spezielle Relativitätstheorie

Was ist es, was ist sein Wesen? Beantworten wir diese Frage. Es ist diese Theorie, die viele paradoxe Effekte vorhersagt, die unseren intuitiven Vorstellungen davon widersprechen, wie die Welt funktioniert. Wir sprechen von jenen Effekten, die beobachtet werden, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit nähert. Der bekannteste davon ist der Effekt der Zeitdilatation (Uhrbewegung). Eine Uhr, die sich relativ zum Beobachter bewegt, geht für ihn langsamer als die, die er in den Händen hält.

Im Koordinatensystem wird bei einer Bewegung mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit die Zeit relativ zum Beobachter gedehnt und die Länge von Objekten (räumliche Ausdehnung) dagegen entlang der Richtungsachse dieser Bewegung gestaucht . Dieser Effekt Wissenschaftler nennen es die Lorentz-Fitzgerald-Kontraktion. Bereits 1889 wurde es von George Fitzgerald, einem italienischen Physiker, beschrieben. Und 1892 erweiterte es der Niederländer Hendrik Lorenz. Dieser Effekt erklärt das negative Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments, bei dem die Geschwindigkeit unseres Planeten im Weltraum durch Messung des „ätherischen Windes“ bestimmt wird. Dies sind die Grundpostulate der Relativitätstheorie (speziell). Einstein ergänzte diese Massenumwandlungen durch Analogie. Demnach nimmt die Masse des Körpers zu, wenn sich die Geschwindigkeit eines Körpers der Lichtgeschwindigkeit nähert. Wenn die Geschwindigkeit beispielsweise 260.000 km/s beträgt, also 87 % der Lichtgeschwindigkeit, verdoppelt sich die Masse des Objekts aus der Sicht eines Beobachters, der sich in einem ruhenden Bezugssystem befindet.

Bestätigungen der Tankstelle

Alle diese Bestimmungen, so widersprüchlich sie auch sein mögen, gesunder Menschenverstand, seit Einstein haben in vielen Experimenten eine direkte und vollständige Bestätigung gefunden. Eine davon wurde von Wissenschaftlern der University of Michigan durchgeführt. Dieses merkwürdige Experiment bestätigt die Relativitätstheorie in der Physik. Forscher brachten hochpräzise Uhren an Bord eines Verkehrsflugzeugs, das regelmäßig Transatlantikflüge durchführte. Jedes Mal, wenn es zum Flughafen zurückkehrte, wurden die Messwerte dieser Uhren mit den Kontrolluhren verglichen. Es stellte sich heraus, dass die Uhr im Flugzeug jedes Mal immer weiter hinter die Kontrolluhr zurückfiel. Natürlich sprachen wir nur über unbedeutende Zahlen, Bruchteile einer Sekunde, aber die Tatsache selbst ist sehr bezeichnend.

Seit einem halben Jahrhundert untersuchen Forscher Elementarteilchen mithilfe von Beschleunigern – riesigen Hardwarekomplexen. In ihnen werden Elektronen- oder Protonenstrahlen, also geladene, beschleunigt, bis ihre Geschwindigkeit sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Danach feuern sie auf nukleare Ziele. Bei diesen Experimenten muss berücksichtigt werden, dass die Masse der Partikel zunimmt, da sonst die Ergebnisse des Experiments nicht interpretiert werden können. In dieser Hinsicht ist SRT nicht mehr nur eine hypothetische Theorie. Es ist neben den Newtonschen Gesetzen der Mechanik zu einem der Werkzeuge der angewandten Technik geworden. Die Prinzipien der Relativitätstheorie haben sich als großartig erwiesen praktischer Nutzen In unseren Tagen.

SRT und Newtons Gesetze

Apropos (das Porträt dieses Wissenschaftlers ist oben dargestellt) sollte man übrigens sagen, dass die spezielle Relativitätstheorie, die ihnen zu widersprechen scheint, tatsächlich die Gleichungen der Newtonschen Gesetze fast genau wiedergibt, wenn sie zur Beschreibung von Körpern verwendet wird deren Bewegungsgeschwindigkeit viel geringer ist als die Lichtgeschwindigkeit. Mit anderen Worten: Wenn die spezielle Relativitätstheorie angewendet wird, wird die Newtonsche Physik überhaupt nicht aufgegeben. Diese Theorie hingegen ergänzt und erweitert sie.

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine universelle Konstante

Anhand des Relativitätsprinzips kann man verstehen, warum in diesem Modell der Struktur der Welt die Lichtgeschwindigkeit eine sehr wichtige Rolle spielt und nicht etwas anderes. Diese Frage wird von denen gestellt, die gerade erst anfangen, sich mit der Physik vertraut zu machen. Die Lichtgeschwindigkeit ist eine universelle Konstante, da sie durch das Naturgesetz als solche definiert ist (Sie können mehr darüber erfahren, indem Sie die Maxwell-Gleichungen studieren). Aufgrund des Relativitätsprinzips ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in jedem Bezugssystem gleich. Man könnte meinen, das sei kontraintuitiv. Es stellt sich heraus, dass der Beobachter gleichzeitig Licht von einer stationären und einer sich bewegenden Quelle empfängt (unabhängig davon, wie schnell sie sich bewegt). Dies ist jedoch nicht der Fall. Der Lichtgeschwindigkeit wird aufgrund ihrer besonderen Rolle eine besondere Rolle zugeschrieben zentraler Ort nicht nur in der speziellen, sondern auch in der allgemeinen Relativitätstheorie. Reden wir auch über sie.

Allgemeine Relativitätstheorie

Es wird, wie bereits erwähnt, für alle Bezugssysteme verwendet, nicht unbedingt für diejenigen, deren Bewegungsgeschwindigkeit relativ zueinander konstant ist. Mathematisch gesehen sieht diese Theorie viel komplizierter aus als die spezielle. Dies erklärt die Tatsache, dass zwischen ihren Veröffentlichungen 11 Jahre vergingen. Die Allgemeine Relativitätstheorie schließt das Besondere als Sonderfall ein. Daher sind darin auch die Newtonschen Gesetze enthalten. Allerdings geht die Allgemeine Relativitätstheorie viel weiter als ihre Vorgänger. Es erklärt zum Beispiel die Schwerkraft auf eine neue Art und Weise.

Vierte Dimension

Dank der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Welt vierdimensional: Zeit wird zu drei Raumdimensionen hinzugefügt. Sie alle sind untrennbar miteinander verbunden, daher müssen wir nicht mehr über den räumlichen Abstand sprechen, der in der dreidimensionalen Welt zwischen zwei Objekten besteht. Wir sprechen nun von räumlich-zeitlichen Intervallen zwischen verschiedenen Ereignissen und kombinieren sowohl deren räumliche als auch zeitliche Entfernung voneinander. Mit anderen Worten: Zeit und Raum werden in der Relativitätstheorie als eine Art vierdimensionales Kontinuum betrachtet. Es kann als Raumzeit definiert werden. In diesem Kontinuum werden diejenigen Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen, unterschiedliche Meinungen haben, sogar darüber, ob zwei Ereignisse gleichzeitig stattgefunden haben oder ob eines davon dem anderen vorausgegangen ist. Die Ursache-Wirkungs-Beziehungen werden jedoch nicht verletzt. Mit anderen Worten: Selbst die Allgemeine Relativitätstheorie lässt die Existenz eines solchen Koordinatensystems nicht zu, in dem zwei Ereignisse in unterschiedlicher Reihenfolge und nicht gleichzeitig auftreten.

Allgemeine Relativitätstheorie und das Gesetz der universellen Gravitation

Laut Gesetz universelle Schwerkraft Nach Newton besteht im Universum die Kraft der gegenseitigen Anziehung zwischen zwei beliebigen Körpern. Von dieser Position aus dreht sich die Erde um die Sonne, da zwischen ihnen gegenseitige Anziehungskräfte bestehen. Dennoch zwingt uns die Allgemeine Relativitätstheorie dazu, dieses Phänomen aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Nach dieser Theorie ist die Schwerkraft eine Folge der „Krümmung“ (Deformation) der Raumzeit, die unter dem Einfluss der Masse beobachtet wird. Je schwerer der Körper (in unserem Beispiel die Sonne) ist, desto mehr „krümmt“ sich die Raumzeit unter ihm. Dementsprechend ist sein Gravitationsfeld stärker.

Um das Wesen der Relativitätstheorie besser zu verstehen, wenden wir uns einem Vergleich zu. Der Allgemeinen Relativitätstheorie zufolge dreht sich die Erde um die Sonne wie eine kleine Kugel, die um den Kegel eines Trichters rollt, der dadurch entsteht, dass die Sonne „durch die Raumzeit drängt“. Und was wir normalerweise als Schwerkraft betrachten, ist nach Newtons Verständnis tatsächlich eine äußere Manifestation dieser Krümmung und keine Kraft. Bisher wurde keine bessere Erklärung für das Phänomen der Schwerkraft gefunden als die in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorgeschlagene.

Methoden zur Überprüfung der GTR

Beachten Sie, dass die allgemeine Relativitätstheorie nicht leicht zu überprüfen ist, da ihre Ergebnisse unter Laborbedingungen fast dem Gesetz der universellen Gravitation entsprechen. Dennoch führten Wissenschaftler noch eine Reihe wichtiger Experimente durch. Ihre Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Einsteins Theorie bestätigt ist. Darüber hinaus hilft die Allgemeine Relativitätstheorie, verschiedene im Weltraum beobachtete Phänomene zu erklären. Dabei handelt es sich beispielsweise um kleine Abweichungen des Merkur von seiner stationären Umlaufbahn. Aus Sicht der klassischen Newtonschen Mechanik sind sie nicht erklärbar. Dies ist auch der Grund, warum elektromagnetische Strahlung von entfernten Sternen gebeugt wird, wenn sie nahe an der Sonne vorbeikommt.

Die von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Ergebnisse weichen tatsächlich nur dann erheblich von denen der Newtonschen Gesetze ab (sein Porträt ist oben dargestellt), wenn superstarke Gravitationsfelder vorhanden sind. Daher sind für eine vollständige Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie entweder sehr genaue Messungen von Objekten enormer Masse oder von Schwarzen Löchern erforderlich, da unsere üblichen Konzepte auf sie nicht anwendbar sind. Daher ist die Entwicklung experimenteller Methoden zur Überprüfung dieser Theorie eine der Hauptaufgaben der modernen Experimentalphysik.

Die Gedanken vieler Wissenschaftler und sogar wissenschaftsferner Menschen beschäftigen sich mit der von Einstein geschaffenen Relativitätstheorie. Wir haben kurz erklärt, was es ist. Diese Theorie stellt unsere üblichen Vorstellungen von der Welt auf den Kopf, weshalb das Interesse daran immer noch nicht nachlässt.

Die Relativitätstheorie wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Albert Einstein eingeführt. Was ist sein Wesen? Betrachten wir die wichtigsten Punkte und beschreiben wir den EVG in klarer Sprache.

Die Relativitätstheorie beseitigte praktisch die Inkonsistenzen und Widersprüche der Physik des 20. Jahrhunderts, erzwang einen radikalen Wandel in der Vorstellung von der Struktur der Raumzeit und wurde in zahlreichen Experimenten und Studien experimentell bestätigt.

Somit bildete TOE die Grundlage aller modernen grundlegenden physikalischen Theorien. Tatsächlich ist dies die Mutter der modernen Physik!

Zunächst ist anzumerken, dass es zwei Relativitätstheorien gibt:

• Spezielle Relativitätstheorie (SRT) – berücksichtigt physikalische Prozesse bei gleichmäßig bewegten Objekten.
• Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) – beschreibt sich beschleunigende Objekte und erklärt den Ursprung von Phänomenen wie Schwerkraft und Existenz.

Es ist klar, dass STR früher erschien und im Wesentlichen ein Teil von GTR ist. Reden wir zuerst über sie.

STO in einfachen Worten

Die Theorie basiert auf dem Relativitätsprinzip, wonach alle Naturgesetze für Körper gelten, die stationär sind und sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. Und aus solch einem scheinbar einfachen Gedanken folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit (300.000 m/s im Vakuum) für alle Körper gleich ist.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie hätten ein Raumschiff aus einer fernen Zukunft geschenkt bekommen, das mit großer Geschwindigkeit fliegen kann. Am Bug des Schiffes ist eine Laserkanone installiert, die Photonen nach vorne schießen kann.

Relativ zum Schiff fliegen solche Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit, relativ zu einem stationären Beobachter scheinen sie jedoch schneller zu fliegen, da sich beide Geschwindigkeiten summieren.

In Wirklichkeit passiert dies jedoch nicht! Ein außenstehender Beobachter sieht Photonen, die sich mit 300.000 m/s fortbewegen, als ob die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs nicht dazugerechnet worden wäre.

Sie müssen bedenken: Relativ zu jedem Körper ist die Lichtgeschwindigkeit ein konstanter Wert, egal wie schnell er sich bewegt.

Daraus ergeben sich erstaunliche Schlussfolgerungen wie Zeitdilatation, Längskontraktion und die Abhängigkeit des Körpergewichts von der Geschwindigkeit. Lesen Sie mehr über die interessantesten Konsequenzen der Speziellen Relativitätstheorie im Artikel unter dem folgenden Link.

Das Wesen der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR)

Um es besser zu verstehen, müssen wir noch einmal zwei Fakten kombinieren:

• Wir leben im vierdimensionalen Raum

Raum und Zeit sind Manifestationen derselben Einheit, die als „Raum-Zeit-Kontinuum“ bezeichnet wird. Dies ist eine 4-dimensionale Raumzeit mit den Koordinatenachsen x, y, z und t.

Wir Menschen sind nicht in der Lage, die 4 Dimensionen gleichermaßen wahrzunehmen. Im Wesentlichen sehen wir nur Projektionen eines realen vierdimensionalen Objekts auf Raum und Zeit.

Interessanterweise besagt die Relativitätstheorie nicht, dass sich Körper verändern, wenn sie sich bewegen. 4-dimensionale Objekte bleiben immer unverändert, aber bei relativer Bewegung können sich ihre Projektionen ändern. Und wir nehmen dies als Zeitverlangsamung, Größenverringerung usw. wahr.

• Alle Körper fallen mit konstanter Geschwindigkeit und beschleunigen nicht

Lass uns gruselig sein Gedankenexperiment. Stellen Sie sich vor, Sie fahren in einem geschlossenen Aufzug und befinden sich in einem Zustand der Schwerelosigkeit.

Diese Situation kann nur aus zwei Gründen entstehen: Entweder befinden Sie sich im Weltraum oder Sie fallen zusammen mit der Kabine unter dem Einfluss der Erdschwerkraft frei.

Ohne einen Blick aus der Kabine ist es absolut unmöglich, zwischen diesen beiden Fällen zu unterscheiden. Es ist nur so, dass man im einen Fall gleichmäßig fliegt, im anderen Fall mit Beschleunigung. Sie müssen raten!

Vielleicht dachte Albert Einstein selbst über einen imaginären Aufzug nach und hatte einen erstaunlichen Gedanken: Wenn diese beiden Fälle nicht unterschieden werden können, dann ist der Fall aufgrund der Schwerkraft auch eine gleichmäßige Bewegung. Die Bewegung ist in der vierdimensionalen Raumzeit einfach gleichmäßig, aber in Gegenwart massiver Körper (zum Beispiel) ist sie gekrümmt und eine gleichmäßige Bewegung wird in Form einer beschleunigten Bewegung in unseren üblichen dreidimensionalen Raum projiziert.

Schauen wir uns ein weiteres einfacheres, wenn auch nicht ganz korrektes Beispiel für die Krümmung des zweidimensionalen Raums an.

Sie können sich vorstellen, dass unter jedem massiven Körper eine Art geformter Trichter entsteht. Dann können andere vorbeifliegende Körper ihre Bewegung nicht geradlinig fortsetzen und ändern ihre Flugbahn entsprechend den Krümmungen des gekrümmten Raums.

Wenn der Körper übrigens nicht über viel Energie verfügt, kann es sein, dass seine Bewegung geschlossen ist.

Es ist erwähnenswert, dass sich bewegte Körper aus der Sicht bewegter Körper weiterhin geradlinig bewegen, da sie nichts spüren, was sie dazu bringt, sich zu drehen. Sie sind einfach in einem gekrümmten Raum gelandet und haben, ohne es zu merken, eine nichtlineare Flugbahn.

Es ist zu beachten, dass 4 Dimensionen einschließlich der Zeit verbogen sind, daher sollte diese Analogie mit Vorsicht behandelt werden.

Also, in allgemeine Theorie In der Relativitätstheorie ist die Schwerkraft überhaupt keine Kraft, sondern nur eine Folge der Krümmung der Raumzeit. An dieser Moment Diese Theorie ist eine funktionierende Version des Ursprungs der Schwerkraft und stimmt hervorragend mit Experimenten überein.

Überraschende Konsequenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie

Lichtstrahlen können beim Fliegen in der Nähe massiver Körper abgelenkt werden. Tatsächlich wurden im Weltraum entfernte Objekte gefunden, die sich hinter anderen „verstecken“, aber Lichtstrahlen biegen sich um sie herum, wodurch das Licht uns erreicht.

Gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie vergeht die Zeit umso langsamer, je stärker die Schwerkraft ist. Dieser Umstand muss beim Betrieb von GPS und GLONASS berücksichtigt werden, denn deren Satelliten sind mit den genauesten Atomuhren ausgestattet, die etwas schneller ticken als auf der Erde. Wird dieser Umstand nicht berücksichtigt, beträgt der Koordinatenfehler innerhalb eines Tages 10 km.

Albert Einstein ist es zu verdanken, dass Sie erkennen können, wo sich in der Nähe eine Bibliothek oder ein Geschäft befindet.

Und schließlich sagt die Allgemeine Relativitätstheorie die Existenz von Schwarzen Löchern voraus, um die herum die Schwerkraft so stark ist, dass die Zeit in der Nähe einfach stehen bleibt. Daher kann Licht, das in ein Schwarzes Loch fällt, dieses nicht verlassen (reflektieren).

Im Zentrum eines Schwarzen Lochs entsteht aufgrund der enormen Gravitationskompression ein Objekt mit unendlich hoher Dichte, das scheinbar nicht existieren kann.

Daher kann die Allgemeine Relativitätstheorie im Gegensatz zur Allgemeinen Relativitätstheorie zu sehr widersprüchlichen Schlussfolgerungen führen, weshalb die Mehrheit der Physiker sie nicht vollständig akzeptierte und weiterhin nach einer Alternative suchte.

Aber es gelingt ihr, viele Dinge erfolgreich vorherzusagen, zum Beispiel bestätigte eine kürzliche Sensationsentdeckung die Relativitätstheorie und erinnerte uns erneut an den großen Wissenschaftler mit heraushängender Zunge. Wenn Sie Wissenschaft lieben, lesen Sie WikiScience.

Vor hundert Jahren, im Jahr 1915, schlug ein junger Schweizer Wissenschaftler, der damals bereits revolutionäre Entdeckungen in der Physik gemacht hatte, ein grundlegend neues Verständnis der Schwerkraft vor.

1915 veröffentlichte Einstein die Allgemeine Relativitätstheorie, die die Schwerkraft als grundlegende Eigenschaft der Raumzeit charakterisiert. Er stellte eine Reihe von Gleichungen vor, die die Auswirkung der Krümmung der Raumzeit auf die Energie und Bewegung der darin vorhandenen Materie und Strahlung beschrieben.

Hundert Jahre später wurde die Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) zur Grundlage des Bauwesens moderne Wissenschaft Sie hat alle Tests bestanden, mit denen Wissenschaftler sie angegriffen haben.

Doch bis vor Kurzem war es unmöglich, Experimente unter extremen Bedingungen durchzuführen, um die Stabilität der Theorie zu testen.

Es ist erstaunlich, wie stark sich die Relativitätstheorie in 100 Jahren bewährt hat. Wir verwenden immer noch, was Einstein geschrieben hat!

Clifford Will, theoretischer Physiker, University of Florida

Wissenschaftler verfügen nun über die Technologie, um nach Physik jenseits der Allgemeinen Relativitätstheorie zu suchen.

Ein neuer Blick auf die Schwerkraft

Die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Schwerkraft nicht als Kraft (wie sie in der Newtonschen Physik erscheint), sondern als eine Krümmung der Raumzeit aufgrund der Masse von Objekten. Die Erde dreht sich um die Sonne, nicht weil der Stern sie anzieht, sondern weil die Sonne die Raumzeit deformiert. Wenn Sie eine schwere Bowlingkugel auf eine gespannte Decke legen, verändert die Decke ihre Form – die Schwerkraft wirkt sich auf die gleiche Weise auf den Raum aus.

Einsteins Theorie sagte einige verrückte Entdeckungen voraus. Zum Beispiel die Möglichkeit der Existenz von Schwarzen Löchern, die die Raumzeit so stark krümmen, dass nichts aus ihrem Inneren entweichen kann, nicht einmal Licht. Basierend auf der Theorie wurden Beweise für die heute allgemein akzeptierte Meinung gefunden, dass sich das Universum ausdehnt und beschleunigt.

Die Allgemeine Relativitätstheorie wurde durch zahlreiche Beobachtungen bestätigt. Einstein selbst nutzte die allgemeine Relativitätstheorie, um die Umlaufbahn des Merkur zu berechnen, dessen Bewegung nicht durch Newtons Gesetze beschrieben werden kann. Einstein sagte die Existenz von Objekten voraus, die so massereich sind, dass sie Licht beugen. Dies ist ein Gravitationslinsenphänomen, dem Astronomen häufig begegnen. Beispielsweise beruht die Suche nach Exoplaneten auf dem Effekt subtiler Veränderungen der Strahlung, die durch das Gravitationsfeld des Sterns, um den der Planet kreist, gebeugt wird.

Einsteins Theorie testen

Die Allgemeine Relativitätstheorie funktioniert gut für die gewöhnliche Schwerkraft, wie Experimente auf der Erde und Beobachtungen der Planeten des Sonnensystems zeigen. Es wurde jedoch noch nie unter Bedingungen extrem starker Felder in Räumen getestet, die an den Grenzen der Physik liegen.

Der vielversprechendste Weg, die Theorie unter solchen Bedingungen zu testen, ist die Beobachtung von Veränderungen in der Raumzeit, sogenannten Gravitationswellen. Sie entstehen als Folge großer Ereignisse, der Verschmelzung zweier massiver Körper wie Schwarzer Löcher oder besonders dichter Objekte – Neutronensterne.

Ein kosmisches Feuerwerk dieser Größenordnung würde nur kleinste Wellen in der Raumzeit widerspiegeln. Wenn beispielsweise zwei Schwarze Löcher irgendwo in unserer Galaxie kollidieren und verschmelzen, könnten Gravitationswellen den Abstand zwischen Objekten, die einen Meter voneinander entfernt sind, auf der Erde um ein Tausendstel des Durchmessers eines Atomkerns dehnen und komprimieren.

Es sind Experimente aufgetaucht, die Veränderungen in der Raumzeit aufgrund solcher Ereignisse aufzeichnen können.

Es besteht eine gute Chance, in den nächsten zwei Jahren Gravitationswellen nachzuweisen.

Clifford Will

Das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mit Observatorien in der Nähe von Richland (Washington) und Livingston (Louisiana) verwendet einen Laser, um winzige Verzerrungen in zwei L-förmigen Detektoren zu erkennen. Wenn Raumzeitwellen durch die Detektoren laufen, dehnen und komprimieren sie den Raum, wodurch der Detektor seine Abmessungen ändert. Und LIGO kann sie messen.

LIGO startete im Jahr 2002 eine Reihe von Starts, konnte jedoch keine Ergebnisse erzielen. Im Jahr 2010 wurden Verbesserungen vorgenommen, und der Nachfolger der Organisation, Advanced LIGO, soll in diesem Jahr wieder einsatzbereit sein. Viele der geplanten Experimente zielen auf die Suche nach Gravitationswellen.

Eine andere Möglichkeit, die Relativitätstheorie zu testen, besteht darin, die Eigenschaften von Gravitationswellen zu untersuchen. Sie können beispielsweise polarisiert sein, wie Licht, das durch eine Polarisationsbrille fällt. Die Relativitätstheorie sagt die Merkmale eines solchen Effekts voraus, und Abweichungen von den Berechnungen können Anlass sein, an der Theorie zu zweifeln.

Einheitliche Theorie

Clifford Will glaubt, dass die Entdeckung der Gravitationswellen Einsteins Theorie nur stärken wird:

Ich denke, wir müssen weiterhin nach Beweisen für die allgemeine Relativitätstheorie suchen, um sicherzugehen, dass sie korrekt ist.

Warum sind diese Experimente überhaupt nötig?

Eine der wichtigsten und schwer fassbaren Aufgaben der modernen Physik ist die Suche nach einer Theorie, die Einsteins Forschung, also die Wissenschaft des Makrokosmos, und die Quantenmechanik, die Realität der kleinsten Objekte, miteinander verbindet.

Fortschritte in diesem Bereich, der Quantengravitation, erfordern möglicherweise Änderungen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Möglicherweise würden Quantengravitationsexperimente so viel Energie benötigen, dass sie nicht durchführbar wären. „Aber wer weiß“, sagt Will, „vielleicht gibt es im Quantenuniversum einen Effekt, der zwar unbedeutend, aber durchsuchbar ist.“

Man sagt, dass Albert Einstein augenblicklich eine Offenbarung hatte. Der Wissenschaftler fuhr angeblich mit der Straßenbahn in Bern (Schweiz), schaute auf die Straßenuhr und erkannte plötzlich, dass, wenn die Straßenbahn nun auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigte, diese Uhr seiner Wahrnehmung nach stehen bleiben würde – und es keine Zeit mehr gäbe. Dies veranlasste ihn, eines der zentralen Postulate der Relativitätstheorie zu formulieren – dass verschiedene Beobachter die Realität unterschiedlich wahrnehmen, einschließlich so grundlegender Größen wie Entfernung und Zeit.

Wissenschaftlich gesehen erkannte Einstein an diesem Tag, dass die Beschreibung jedes physikalischen Ereignisses oder Phänomens davon abhängt Referenzsysteme, in dem sich der Beobachter befindet. Wenn zum Beispiel ein Straßenbahnfahrer seine Brille fallen lässt, dann fällt sie ihr senkrecht nach unten, und bei einem Fußgänger, der auf der Straße steht, fällt die Brille parabelförmig, da sich die Straßenbahn bewegt, während die Brille fällt. Jeder hat seinen eigenen Bezugsrahmen.

Doch obwohl sich Beschreibungen von Ereignissen ändern, wenn man von einem Bezugsrahmen zum anderen wechselt, gibt es auch universelle Dinge, die unverändert bleiben. Wenn wir, anstatt den Fall von Gläsern zu beschreiben, eine Frage nach dem Naturgesetz stellen, das den Fall verursacht, dann ist die Antwort darauf für einen Beobachter in einem stationären Koordinatensystem und für einen Beobachter in einem sich bewegenden Koordinatensystem dieselbe System. Das Gesetz der verteilten Bewegung gilt gleichermaßen auf der Straße und in der Straßenbahn. Mit anderen Worten: Während die Beschreibung von Ereignissen vom Beobachter abhängt, hängen die Naturgesetze nicht von ihm ab, das heißt, wie es in der wissenschaftlichen Sprache allgemein heißt, sie sind es invariant. Das ist, worum es geht Relativitätsprinzip.

Wie jede Hypothese musste das Relativitätsprinzip überprüft werden, indem es mit realen Naturphänomenen in Beziehung gesetzt wurde. Aus dem Relativitätsprinzip leitete Einstein zwei separate (wenn auch verwandte) Theorien ab. Spezielle oder besondere Relativitätstheorie kommt von der Position, dass die Naturgesetze für alle Bezugssysteme, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, gleich sind. Allgemeine Relativitätstheorie erweitert dieses Prinzip auf jeden Bezugsrahmen, einschließlich solcher, die sich mit Beschleunigung bewegen. Die spezielle Relativitätstheorie wurde 1905 veröffentlicht und die mathematisch komplexere allgemeine Relativitätstheorie wurde 1916 von Einstein fertiggestellt.

Spezielle Relativitätstheorie

Die meisten paradoxen und kontraintuitiven Effekte, die bei Bewegungen nahe der Lichtgeschwindigkeit auftreten, werden durch die spezielle Relativitätstheorie vorhergesagt. Der bekannteste davon ist der Effekt der Verlangsamung der Uhr, oder Zeitdilatationseffekt. Eine Uhr, die sich relativ zu einem Beobachter bewegt, geht für ihn langsamer als die exakt gleiche Uhr in seinen Zeigern.

Die Zeit in einem Koordinatensystem, das sich mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit relativ zum Beobachter bewegt, wird gedehnt, und die räumliche Ausdehnung (Länge) von Objekten entlang der Achse der Bewegungsrichtung wird im Gegenteil komprimiert. Dieser Effekt, bekannt als Lorentz-Fitzgerald-Kontraktion, wurde 1889 vom irischen Physiker George Fitzgerald (1851-1901) beschrieben und 1892 vom Niederländer Hendrick Lorentz (1853-1928) erweitert. Die Lorentz-Fitzgerald-Reduktion erklärt, warum das Michelson-Morley-Experiment zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Erdbewegung im Weltraum durch Messung des „Ätherwinds“ ein negatives Ergebnis lieferte. Später nahm Einstein diese Gleichungen in die Spezielle Relativitätstheorie auf und ergänzte sie um eine ähnliche Umrechnungsformel für die Masse, nach der auch die Masse eines Körpers zunimmt, wenn sich die Geschwindigkeit des Körpers der Lichtgeschwindigkeit nähert. Somit verdoppelt sich bei einer Geschwindigkeit von 260.000 km/s (87 % der Lichtgeschwindigkeit) die Masse des Objekts aus der Sicht eines Beobachters, der sich in einem ruhenden Bezugssystem befindet.

Seit der Zeit Einsteins haben alle diese Vorhersagen, egal wie widersprüchlich sie dem gesunden Menschenverstand erscheinen mögen, eine vollständige und direkte experimentelle Bestätigung gefunden. In einem der aufschlussreichsten Experimente brachten Wissenschaftler der University of Michigan hochpräzise Atomuhren an Bord eines Verkehrsflugzeugs an, das regelmäßig Transatlantikflüge durchführte, und verglichen ihre Messwerte nach jeder Rückkehr zu ihrem Heimatflughafen mit der Kontrolluhr. Es stellte sich heraus, dass die Uhr im Flugzeug nach und nach immer mehr hinter der Kontrolluhr zurückblieb (sozusagen, wenn es um Sekundenbruchteile geht). Seit einem halben Jahrhundert untersuchen Wissenschaftler Elementarteilchen mithilfe riesiger Hardwarekomplexe, sogenannter Beschleuniger. Sie enthalten Ladungsbündel subatomare Partikel(wie Protonen und Elektronen) werden auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann auf verschiedene nukleare Ziele abgefeuert. Bei solchen Experimenten an Beschleunigern muss die Zunahme der Masse der beschleunigten Teilchen berücksichtigt werden, da sich die Ergebnisse des Experiments sonst einfach nicht sinnvoll interpretieren lassen. Und in diesem Sinne ist die spezielle Relativitätstheorie längst von der Kategorie der hypothetischen Theorien in den Bereich der angewandten Ingenieurswerkzeuge übergegangen, wo sie auf Augenhöhe mit Newtons Gesetzen der Mechanik verwendet wird.

Um auf die Newtonschen Gesetze zurückzukommen, möchte ich besonders darauf hinweisen, dass die spezielle Relativitätstheorie, obwohl sie äußerlich den Gesetzen der klassischen Newtonschen Mechanik widerspricht, tatsächlich alles fast genau wiedergibt gewöhnliche Gleichungen Newtons Gesetze, wenn sie zur Beschreibung von Körpern angewendet werden, die sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die deutlich unter der Lichtgeschwindigkeit liegt. Das heißt, die spezielle Relativitätstheorie hebt die Newtonsche Physik nicht auf, sondern erweitert und ergänzt sie.

Das Relativitätsprinzip hilft auch zu verstehen, warum die Lichtgeschwindigkeit und keine andere eine so wichtige Rolle in diesem Modell der Struktur der Welt spielt – diese Frage stellen sich viele, die zum ersten Mal damit in Berührung gekommen sind Relativitätstheorie. Die Lichtgeschwindigkeit sticht hervor und spielt als universelle Konstante eine besondere Rolle, da sie durch ein naturwissenschaftliches Gesetz bestimmt ist. Aufgrund des Relativitätsprinzips gilt die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum C ist in jedem Bezugssystem gleich. Dies scheint dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen, da sich herausstellt, dass Licht von einer sich bewegenden Quelle (egal wie schnell sie sich bewegt) und von einer stationären Quelle gleichzeitig den Beobachter erreicht. Dies ist jedoch wahr.

Aufgrund ihrer besonderen Rolle in den Naturgesetzen nimmt die Lichtgeschwindigkeit einen zentralen Platz in der Allgemeinen Relativitätstheorie ein.

Allgemeine Relativitätstheorie

Die allgemeine Relativitätstheorie gilt für alle Bezugssysteme (und nicht nur für solche, die sich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zueinander bewegen) und sieht mathematisch viel komplizierter aus als die spezielle (was die elfjährige Lücke zwischen ihren Veröffentlichungen erklärt). Als Sonderfall umfasst es die spezielle Relativitätstheorie (und damit die Newtonschen Gesetze). Gleichzeitig geht die Allgemeine Relativitätstheorie viel weiter als alle ihre Vorgänger. Insbesondere gibt es eine neue Interpretation der Schwerkraft.

Die Allgemeine Relativitätstheorie macht die Welt vierdimensional: Zu den drei Raumdimensionen kommt die Zeit hinzu. Alle vier Dimensionen sind untrennbar miteinander verbunden, wir sprechen also nicht mehr wie in der dreidimensionalen Welt vom räumlichen Abstand zwischen zwei Objekten, sondern von den raumzeitlichen Intervallen zwischen Ereignissen, die ihren Abstand voneinander vereinen – beides in der Zeit und im Raum. Das heißt, Raum und Zeit werden als vierdimensionales Raum-Zeit-Kontinuum oder einfach als Freizeit. In diesem Kontinuum können sich Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen, sogar darüber uneinig sein, ob zwei Ereignisse gleichzeitig stattfanden – oder ob eines dem anderen vorausging. Zum Glück für unseren armen Verstand kommt es nicht dazu, Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu verletzen – das heißt, selbst die allgemeine Relativitätstheorie erlaubt nicht die Existenz von Koordinatensystemen, in denen zwei Ereignisse nicht gleichzeitig und unterschiedlich stattfinden Sequenzen.

Newtons Gesetz der universellen Gravitation besagt, dass zwischen zwei beliebigen Körpern im Universum eine gegenseitige Anziehungskraft besteht. Aus dieser Sicht dreht sich die Erde um die Sonne, da zwischen ihnen gegenseitige Anziehungskräfte wirken. Die Allgemeine Relativitätstheorie zwingt uns jedoch, dieses Phänomen anders zu betrachten. Nach dieser Theorie ist die Schwerkraft eine Folge der Verformung („Krümmung“) des elastischen Gefüges der Raumzeit unter dem Einfluss von Masse (je schwerer der Körper, zum Beispiel die Sonne, desto stärker „biegt“ sich die Raumzeit unter). es und desto stärker ist dementsprechend sein Gravitationskraftfeld). Stellen Sie sich eine straff gespannte Leinwand (eine Art Trampolin) vor, auf der ein riesiger Ball platziert ist. Unter dem Gewicht des Balls verformt sich die Leinwand und um sie herum bildet sich eine trichterförmige Vertiefung. Gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie dreht sich die Erde um die Sonne wie eine kleine Kugel, die um den Kegel eines Trichters gerollt wird, der durch das „Schieben“ der Raumzeit durch eine schwere Kugel – die Sonne – entsteht. Und was uns als Schwerkraft erscheint, ist tatsächlich im Wesentlichen eine rein äußere Manifestation der Krümmung der Raumzeit und überhaupt keine Kraft im Newtonschen Verständnis. Bis heute gibt es keine bessere Erklärung für die Natur der Schwerkraft als die allgemeine Relativitätstheorie.

Die Prüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie ist schwierig, da ihre Ergebnisse unter normalen Laborbedingungen fast genau mit denen übereinstimmen, die Newtons Gravitationsgesetz vorhersagt. Dennoch wurden mehrere wichtige Experimente durchgeführt, deren Ergebnisse es uns ermöglichen, die Theorie als bestätigt zu betrachten. Darüber hinaus hilft die Allgemeine Relativitätstheorie, Phänomene zu erklären, die wir im Weltraum beobachten, wie etwa geringfügige Abweichungen des Merkur von einer stationären Umlaufbahn, die aus Sicht der klassischen Newtonschen Mechanik unerklärlich sind, oder die Krümmung des Merkur. elektromagnetische Strahlung entfernte Sterne, wenn sie in unmittelbarer Nähe der Sonne vorbeiziehen.

Tatsächlich unterscheiden sich die von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Ergebnisse deutlich von denen, die von den Newtonschen Gesetzen vorhergesagt werden, nur wenn superstarke Gravitationsfelder vorhanden sind. Das bedeutet, dass wir, um die allgemeine Relativitätstheorie vollständig zu testen, entweder ultrapräzise Messungen von sehr massereichen Objekten oder Schwarzen Löchern benötigen, auf die keine unserer üblichen intuitiven Ideen anwendbar ist. Daher bleibt die Entwicklung neuer experimenteller Methoden zur Überprüfung der Relativitätstheorie einer der Schwerpunkte wichtigsten Aufgaben Experimentelle Physik.

GTO und RTG: einige Akzente

1. In unzähligen Büchern – Monographien, Lehrbüchern und populärwissenschaftlichen Veröffentlichungen sowie in Artikeln verschiedener Art – sind es die Leser gewohnt, Verweise auf die Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) als eine der größten Errungenschaften unseres Jahrhunderts zu betrachten, als eine wunderbare Theorie, ein unverzichtbares Werkzeug der modernen Physik und Astronomie. In der Zwischenzeit erfahren sie aus dem Artikel von A. A. Logunov, dass seiner Meinung nach die GTR aufgegeben werden sollte, dass sie schlecht, inkonsistent und widersprüchlich ist. Daher muss die GTR durch eine andere Theorie ersetzt werden, insbesondere durch die relativistische Gravitationstheorie (RTG), die von A. A. Logunov und seinen Mitarbeitern entwickelt wurde.

Ist eine solche Situation möglich, wenn viele Menschen sich in ihrer Einschätzung der GTR, die seit mehr als 70 Jahren existiert und untersucht wird, irren und nur wenige Menschen, angeführt von A. A. Logunov, wirklich herausgefunden haben, dass die GTR verworfen werden muss? Die meisten Leser erwarten wahrscheinlich die Antwort: Das ist unmöglich. Tatsächlich kann ich nur genau umgekehrt antworten: „Das“ ist grundsätzlich möglich, denn es geht hier nicht um Religion, sondern um Wissenschaft.

Die Gründer und Propheten verschiedener Religionen und Glaubensrichtungen schufen und erschaffen ihre eigenen „heiligen Bücher“, deren Inhalt als die ultimative Wahrheit erklärt wird. Wenn jemand zweifelt, umso schlimmer für ihn, wird er zum Ketzer mit den daraus resultierenden, oft sogar blutigen Folgen. Es ist besser, überhaupt nicht zu denken, sondern zu glauben, ganz nach der bekannten Formel eines Kirchenführers: „Ich glaube, weil es absurd ist.“ Die wissenschaftliche Weltanschauung ist im Grunde das Gegenteil: Sie fordert, nichts als selbstverständlich hinzunehmen, lässt an allem zweifeln und kennt keine Dogmen. Unter dem Einfluss neuer Fakten und Überlegungen ist es nicht nur möglich, sondern auch notwendig, wenn dies gerechtfertigt ist, den Standpunkt zu ändern, eine unvollkommene Theorie durch eine perfektere zu ersetzen oder beispielsweise eine alte Theorie irgendwie zu verallgemeinern. Ähnlich verhält es sich mit Einzelpersonen. Die Begründer religiöser Lehren gelten als unfehlbar, und beispielsweise unter Katholiken wird sogar eine lebende Person – der „regierende“ Papst – für unfehlbar erklärt. Die Wissenschaft kennt keine unfehlbaren Menschen. Der große, manchmal sogar außergewöhnliche Respekt, den Physiker (ich werde der Klarheit halber über Physiker sprechen) gegenüber den großen Vertretern ihres Berufsstandes, insbesondere gegenüber Titanen wie Isaac Newton und Albert Einstein, haben nichts mit der Heiligsprechung von Heiligen zu tun Vergöttlichung. Und große Physiker sind Menschen, und alle Menschen haben ihre Schwächen. Wenn wir über die Wissenschaft sprechen, die uns hier nur interessiert, dann hatten die größten Physiker nicht immer in allem Recht; der Respekt vor ihnen und die Anerkennung ihrer Verdienste beruht nicht auf Unfehlbarkeit, sondern auf der Tatsache, dass es ihnen gelungen ist, die Wissenschaft mit bemerkenswerten Leistungen zu bereichern , weiter und tiefer zu sehen als ihre Zeitgenossen.

2. Nun ist es notwendig, auf die Anforderungen grundlegender physikalischer Theorien einzugehen. Erstens muss eine solche Theorie im Bereich ihrer Anwendbarkeit vollständig sein, oder, wie ich der Kürze halber sagen möchte, sie muss konsistent sein. Zweitens, physikalische Theorie müssen der physikalischen Realität angemessen sein oder, einfacher gesagt, mit Experimenten und Beobachtungen übereinstimmen. Man könnte noch andere Anforderungen nennen, vor allem die Einhaltung der Gesetze und Regeln der Mathematik, aber all das ist impliziert.

Erklären wir das Gesagte am Beispiel der klassischen, nichtrelativistischen Mechanik – der Newtonschen Mechanik, angewendet auf das prinzipiell einfachste Problem der Bewegung eines „Punkt“-Teilchens. Bekanntlich kann die Rolle eines solchen Teilchens bei Problemen der Himmelsmechanik ein ganzer Planet oder sein Satellit spielen. Lass den Moment herein t 0 Das Teilchen befindet sich an einem Punkt A mit Koordinaten xiA(t 0) und hat Geschwindigkeit v iA(t 0) (Hier ich= l, 2, 3, weil die Position eines Punktes im Raum durch drei Koordinaten charakterisiert wird und die Geschwindigkeit ein Vektor ist). Wenn dann alle auf das Teilchen wirkenden Kräfte bekannt sind, erlauben uns die Gesetze der Mechanik, die Position zu bestimmen B und Teilchengeschwindigkeit v ich zu jedem späteren Zeitpunkt T, das heißt, wohldefinierte Werte finden xiB(T) und v iB(T). Was würde passieren, wenn die verwendeten Gesetze der Mechanik keine eindeutige Antwort geben würden und sie beispielsweise in unserem Beispiel vorhersagen würden, dass sich das Teilchen im Moment befindet? T kann sich entweder am Punkt befinden B, oder an einem ganz anderen Punkt C? Es ist klar, dass eine solche klassische (Nicht-Quanten-)Theorie unvollständig oder, in der genannten Terminologie, inkonsistent wäre. Es müsste entweder ergänzt werden, um es eindeutig zu machen, oder ganz verworfen werden. Newtons Mechanik ist, wie gesagt, konsistent – ​​sie gibt eindeutige und klar definierte Antworten auf Fragen innerhalb ihres Kompetenz- und Anwendungsbereichs. Die Newtonsche Mechanik erfüllt auch die zweitgenannte Anforderung – die auf ihrer Grundlage erzielten Ergebnisse (und insbesondere die Koordinatenwerte). x i(T) und Geschwindigkeit v ich (T)) stimmen mit Beobachtungen und Experimenten überein. Deshalb basierte die gesamte Himmelsmechanik – die Beschreibung der Bewegung der Planeten und ihrer Satelliten – vorerst vollständig und mit vollem Erfolg auf der Newtonschen Mechanik.

3. Doch 1859 entdeckte Le Verrier, dass die Bewegung des sonnennächsten Planeten Merkur etwas anders war als die von der Newtonschen Mechanik vorhergesagte. Konkret stellte sich heraus, dass das Perihel – der sonnennächste Punkt der elliptischen Umlaufbahn des Planeten – mit einer Winkelgeschwindigkeit von 43 Bogensekunden pro Jahrhundert rotiert, anders als zu erwarten wäre, wenn man alle bekannten Störungen von anderen Planeten berücksichtigt ihre Satelliten. Noch früher stießen Le Verrier und Adams auf eine im Wesentlichen ähnliche Situation, als sie die Bewegung von Uranus analysierten, dem damals am weitesten von der Sonne entfernten Planeten. Und sie fanden eine Erklärung für die Diskrepanz zwischen Berechnungen und Beobachtungen, die darauf hindeutet, dass die Bewegung von Uranus von einem noch weiter entfernten Planeten namens Neptun beeinflusst wird. Im Jahr 1846 wurde Neptun tatsächlich an seinem vorhergesagten Ort entdeckt, und dieses Ereignis gilt zu Recht als Triumph der Newtonschen Mechanik. Ganz natürlich versuchte Le Verrier, die erwähnte Anomalie in der Bewegung von Merkur mit der Existenz eines noch unbekannten Planeten zu erklären – in diesem Fall eines bestimmten Planeten Vulkan, der sich noch näher an die Sonne heranbewegt. Doch beim zweiten Mal scheiterte „der Trick“ – kein Vulkanier existierte. Dann begannen sie zu versuchen, das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation zu ändern, wonach sich die Gravitationskraft, wenn sie auf das Sonne-Planeten-System angewendet wird, gesetzesgemäß ändert

wobei ε ein kleiner Wert ist. Übrigens wird eine ähnliche Technik heutzutage (wenn auch ohne Erfolg) verwendet, um einige unklare Fragen der Astronomie zu klären (wir sprechen über das Problem der verborgenen Masse; siehe beispielsweise das zitierte Buch des Autors „Über Physik und Astrophysik“) unten, S. 148). Damit sich aus einer Hypothese jedoch eine Theorie entwickeln kann, ist es notwendig, von einigen Prinzipien auszugehen, den Wert des Parameters ε anzugeben und ein konsistentes theoretisches Schema zu erstellen. Es gelang niemandem, und die Frage der Rotation des Merkurperihels blieb bis 1915 offen. Damals, mitten im Ersten Weltkrieg, als sich so wenige für die abstrakten Probleme der Physik und Astronomie interessierten, vollendete Einstein (nach etwa acht Jahren intensiver Bemühungen) die Erstellung der allgemeinen Relativitätstheorie. Diese letzte Phase beim Aufbau des Fundaments von GTR wurde in drei kurzen Artikeln behandelt, über die im November 1915 berichtet und geschrieben wurde. In der zweiten davon, die am 11. November veröffentlicht wurde, berechnete Einstein auf der Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie die zusätzliche Drehung des Perihels von Merkur im Vergleich zum Newtonschen, die sich als gleich herausstellte (im Bogenmaß pro Umdrehung des Planeten). Die Sonne)

Und C= 3·10 10 cm s –1 – Lichtgeschwindigkeit. Beim Übergang zum letzten Ausdruck (1) wurde das dritte Keplersche Gesetz verwendet

A 3 =	GM ☼	T 2
	4π 2

Wo T– Periode der Revolution des Planeten. Wenn wir die derzeit besten bekannten Werte aller Größen in Formel (1) einsetzen und außerdem eine elementare Umrechnung vom Bogenmaß pro Umdrehung in die Umdrehung in Bogensekunden (Vorzeichen ″) pro Jahrhundert vornehmen, dann kommen wir auf den Wert Ψ = 42 ″.98 / Jahrhundert. Die Beobachtungen stimmen mit diesem Ergebnis mit der derzeit erreichten Genauigkeit von etwa ± 0″,1/Jahrhundert überein (Einstein verwendete in seiner ersten Arbeit weniger genaue Daten, erreichte aber innerhalb der Fehlergrenzen eine vollständige Übereinstimmung zwischen der Theorie und den Beobachtungen). Formel (1) wird oben zunächst angegeben, um ihre Einfachheit zu verdeutlichen, die in mathematisch komplexen physikalischen Theorien so oft fehlt, in vielen Fällen auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie. Zweitens, und das ist das Wichtigste, geht aus (1) klar hervor, dass die Perihelrotation aus der Allgemeinen Relativitätstheorie folgt, ohne dass neue unbekannte Konstanten oder Parameter einbezogen werden müssen. Daher wurde das von Einstein erzielte Ergebnis zu einem wahren Triumph der Allgemeinen Relativitätstheorie.

In der besten Einstein-Biographie, die ich kenne, wird die Meinung geäußert und begründet, dass die Erklärung der Perihelrotation des Merkur „das kraftvollste emotionale Ereignis in Einsteins gesamtem wissenschaftlichen Leben und vielleicht in seinem gesamten Leben“ war. Ja, war es " die schönste Stunde» Einstein. Aber nur für sich. Aus mehreren Gründen (es reicht aus, den Krieg zu erwähnen) war für GR selbst, damit sowohl diese Theorie als auch ihr Schöpfer die Weltbühne betraten, die „schönste Stunde“ ein weiteres Ereignis, das sich vier Jahre später - im Jahr 1919 - ereignete. Tatsache ist dass Einstein in derselben Arbeit, in der Formel (1) erhalten wurde, eine wichtige Vorhersage machte: Lichtstrahlen, die in der Nähe der Sonne vorbeigehen, müssen gebogen werden, und ihre Abweichung sollte sein

α = 4GM ☼ = 1″.75 R ☼ , C 2 R R

(2)

Wo R ist der kleinste Abstand zwischen dem Strahl und dem Mittelpunkt der Sonne und R☼ = 6,96·10 10 cm – Radius der Sonne (genauer gesagt der Radius der Sonnenphotosphäre); somit beträgt die maximal beobachtbare Abweichung 1,75 Bogensekunden. Egal wie klein ein solcher Winkel ist (ungefähr in diesem Winkel ist ein Erwachsener aus einer Entfernung von 200 km sichtbar), er konnte bereits damals mit der optischen Methode gemessen werden, indem Sterne am Himmel in der Nähe der Sonne fotografiert wurden. Diese Beobachtungen machten zwei englische Expeditionen während der totalen Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919. Der Effekt der Ablenkung von Strahlen im Sonnenfeld wurde mit Sicherheit nachgewiesen und stimmt mit Formel (2) überein, obwohl die Genauigkeit der Messungen aufgrund der Kleinheit des Effekts gering war. Allerdings wurde eine halb so große Abweichung wie nach (2), also 0″.87, ausgeschlossen. Letzteres ist sehr wichtig, denn die Abweichung beträgt 0″,87 (mit R = R☼) kann bereits aus Newtons Theorie abgeleitet werden (die bloße Möglichkeit einer Lichtablenkung in einem Gravitationsfeld wurde von Newton bemerkt, und der Ausdruck für den Ablenkungswinkel, halb so groß wie nach Formel (2), wurde 1801 erhalten; eine andere Sache ist dass diese Vorhersage vergessen wurde und Einstein nichts davon wusste). Am 6. November 1919 wurden die Ergebnisse der Expeditionen in London auf einem gemeinsamen Treffen der Royal Society und der Royal Astronomical Society bekannt gegeben. Welchen Eindruck sie hinterließen, geht aus den Worten des Vorsitzenden, J. J. Thomson, bei diesem Treffen hervor: „Dies ist das wichtigste Ergebnis, das seit Newton im Zusammenhang mit der Gravitationstheorie erzielt wurde ... Es stellt eine der größten Errungenschaften des menschlichen Denkens dar.“ .“

Die Auswirkungen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf das Sonnensystem sind, wie wir gesehen haben, sehr gering. Dies erklärt sich dadurch, dass das Gravitationsfeld der Sonne (ganz zu schweigen von den Planeten) schwach ist. Letzteres bedeutet, dass das Newtonsche Gravitationspotential der Sonne

Erinnern wir uns nun an das aus dem Schulphysikkurs bekannte Ergebnis: für Kreisbahnen der Planeten |φ ☼ | = v 2, wobei v die Geschwindigkeit des Planeten ist. Daher kann die Schwäche des Gravitationsfeldes durch einen eher visuellen Parameter v 2 / charakterisiert werden C 2, der für das Sonnensystem, wie wir gesehen haben, den Wert von 2,12·10 – 6 nicht überschreitet. Im Erdorbit v = 3 · 10 6 cm s – 1 und v 2 / C 2 = 10 – 8, für erdnahe Satelliten v ~ 8 10 5 cm s – 1 und v 2 / C 2 ~ 7 ·10 – 10 . Folglich testet man die genannten Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie auch mit der derzeit erreichten Genauigkeit von 0,1 %, also mit einem Fehler von nicht mehr als 10 – 3 des gemessenen Wertes (z. B. der Ablenkung von Lichtstrahlen im Feld der Sonne), erlaubt es uns noch nicht, die Allgemeine Relativitätstheorie umfassend und mit einer Genauigkeit der Größenordnung zu testen

Wir können nur davon träumen, beispielsweise die Ablenkung der Strahlen innerhalb des Sonnensystems mit der erforderlichen Genauigkeit zu messen. Projekte für entsprechende Experimente werden jedoch bereits diskutiert. In diesem Zusammenhang sagen Physiker, dass die allgemeine Relativitätstheorie hauptsächlich nur für ein schwaches Gravitationsfeld getestet wurde. Aber einen wichtigen Umstand haben wir (zumindest ich) lange Zeit irgendwie gar nicht bemerkt. Nach dem Start des ersten Erdsatelliten am 4. Oktober 1957 begann sich die Weltraumnavigation rasant zu entwickeln. Für Landeinstrumente auf Mars und Venus, bei Flügen in der Nähe von Phobos usw. sind Berechnungen mit einer Genauigkeit von bis zu Metern erforderlich (bei Entfernungen von der Erde in der Größenordnung von hundert Milliarden Metern), wenn die Auswirkungen der Allgemeinen Relativitätstheorie recht erheblich sind. Daher werden Berechnungen heute auf der Grundlage von Rechenschemata durchgeführt, die die allgemeine Relativitätstheorie organisch berücksichtigen. Ich erinnere mich, wie vor einigen Jahren ein Redner – ein Spezialist für Weltraumnavigation – meine Fragen zur Genauigkeit des allgemeinen Relativitätstests nicht einmal verstand. Er antwortete: Wir berücksichtigen die allgemeine Relativitätstheorie in unseren technischen Berechnungen, anders können wir nicht arbeiten, alles läuft richtig, was will man mehr? Natürlich kann man sich viel wünschen, aber man sollte nicht vergessen, dass GTR keine abstrakte Theorie mehr ist, sondern in „technischen Berechnungen“ verwendet wird.

4. Angesichts all dessen erscheint die Kritik von A. A. Logunov an der GTR besonders überraschend. Aber im Einklang mit dem, was am Anfang dieses Artikels gesagt wurde, ist es unmöglich, diese Kritik ohne Analyse abzutun. In noch größerem Maße ist es ohne eine detaillierte Analyse unmöglich, ein Urteil über die von A. A. Logunov vorgeschlagene RTG – die relativistische Gravitationstheorie – zu fällen.

Leider ist es völlig unmöglich, eine solche Analyse auf den Seiten populärwissenschaftlicher Publikationen durchzuführen. Tatsächlich erklärt und kommentiert A. A. Logunov in seinem Artikel nur seine Position. Auch hier kann ich nichts anderes machen.

Wir glauben also, dass GTR eine konsistente physikalische Theorie ist – auf alle richtig und klar gestellten Fragen, die im Bereich ihrer Anwendbarkeit zulässig sind, gibt GTR eine eindeutige Antwort (letzteres gilt insbesondere für die Verzögerungszeit von Signalen). bei der Ortung von Planeten). Es weist weder die allgemeine Relativitätstheorie noch irgendwelche Mängel mathematischer oder logischer Natur auf. Es muss jedoch geklärt werden, was oben mit der Verwendung des Pronomens „wir“ gemeint ist. „Wir“ sind natürlich ich selbst, aber auch all die sowjetischen und ausländischen Physiker, mit denen ich über die allgemeine Relativitätstheorie und in einigen Fällen über deren Kritik durch A. A. Logunov diskutieren musste. Der große Galileo sagte vor vier Jahrhunderten: In wissenschaftlichen Angelegenheiten ist die Meinung eines Einzelnen wertvoller als die Meinung von Tausenden. Mit anderen Worten: Wissenschaftliche Streitigkeiten werden nicht durch Mehrheitsbeschluss entschieden. Aber andererseits ist es ganz offensichtlich, dass die Meinung vieler Physiker im Allgemeinen viel überzeugender, oder besser gesagt, zuverlässiger und gewichtiger ist als die Meinung eines einzelnen Physikers. Daher ist hier der Übergang vom „Ich“ zum „Wir“ wichtig.

Ich hoffe, dass es nützlich und angebracht sein wird, noch ein paar Bemerkungen zu machen.

Warum mag A. A. Logunov GTR nicht so sehr? Der Hauptgrund liegt darin, dass es in der Allgemeinen Relativitätstheorie kein Energie- und Impulskonzept in der Form gibt, wie wir es aus der Elektrodynamik kennen, und es in seinen Worten eine Weigerung gibt, „das Gravitationsfeld als klassisches Feld vom Faraday-Maxwell-Typ darzustellen“. , das eine genau definierte Energie-Impuls-Dichte hat. Ja, Letzteres ist in gewissem Sinne wahr, aber es erklärt sich aus der Tatsache, dass „in der Riemannschen Geometrie im Allgemeinen keine notwendige Symmetrie in Bezug auf Verschiebungen und Rotationen besteht, das heißt, es gibt keine ... Gruppe.“ der Bewegung der Raumzeit.“ Die Geometrie der Raumzeit gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Riemannsche Geometrie. Aus diesem Grund weichen insbesondere Lichtstrahlen in der Nähe der Sonne von der Geraden ab.

Eine der größten Errungenschaften der Mathematik des letzten Jahrhunderts war die Schaffung und Entwicklung der nichteuklidischen Geometrie durch Lobatschewski, Bolyai, Gauß, Riemann und ihre Anhänger. Dann stellte sich die Frage: Wie ist eigentlich die Geometrie der physischen Raumzeit, in der wir leben? Wie bereits erwähnt, handelt es sich laut GTR um eine nichteuklidische, Riemannsche Geometrie und nicht um die pseudoeuklidische Geometrie von Minkowski (diese Geometrie wird im Artikel von A. A. Logunov ausführlicher beschrieben). Man könnte sagen, diese Minkowski-Geometrie war ein Produkt der speziellen Relativitätstheorie (STR) und ersetzte Newtons absolute Zeit und absoluten Raum. Unmittelbar vor der Gründung des SRT im Jahr 1905 versuchten sie, diesen mit dem bewegungslosen Lorentz-Äther zu identifizieren. Aber der Lorentz-Äther als absolut bewegungsloses mechanisches Medium wurde aufgegeben, weil alle Versuche, die Anwesenheit dieses Mediums festzustellen, erfolglos blieben (ich meine Michelsons Experiment und einige andere Experimente). Die Hypothese, dass die physikalische Raumzeit notwendigerweise genau der Minkowski-Raum ist, die A. A. Logunov als grundlegend akzeptiert, ist sehr weitreichend. Sie ähnelt in gewissem Sinne den Hypothesen über den absoluten Raum und den mechanischen Äther und bleibt, wie es uns scheint, völlig unbegründet und wird es auch bleiben, bis irgendwelche auf Beobachtungen und Experimenten basierenden Argumente zu ihren Gunsten angezeigt werden. Und solche Argumente fehlen, zumindest derzeit, völlig. Verweise auf die Analogie zur Elektrodynamik und die Ideale der bemerkenswerten Physiker des letzten Jahrhunderts Faraday und Maxwell überzeugen in dieser Hinsicht nicht.

5. Wenn wir über den Unterschied zwischen dem elektromagnetischen Feld und damit der Elektrodynamik und dem Gravitationsfeld sprechen (GR ist genau die Theorie eines solchen Feldes), dann ist Folgendes zu beachten. Durch die Wahl eines Referenzsystems ist es unmöglich, das gesamte elektromagnetische Feld auch nur lokal (in einem kleinen Bereich) zu zerstören (auf Null zu reduzieren). Daher ist die Energiedichte des elektromagnetischen Feldes

W =	E 2 + H 2
	8π

(E Und H– die Stärke des elektrischen bzw. magnetischen Feldes) in einem Bezugssystem von Null verschieden ist, dann wird es in jedem anderen Bezugssystem von Null verschieden sein. Das Gravitationsfeld hängt grob gesagt viel stärker von der Wahl des Bezugssystems ab. Somit entsteht ein gleichmäßiges und konstantes Gravitationsfeld (also ein Gravitationsfeld, das eine Beschleunigung verursacht). G darin platzierte Teilchen, unabhängig von Koordinaten und Zeit) können durch den Übergang in ein gleichmäßig beschleunigtes Bezugssystem vollständig „zerstört“ (auf Null reduziert) werden. Dies ist der Hauptumstand physischer Inhalt Das „Äquivalenzprinzip“ wurde erstmals von Einstein in einem 1907 veröffentlichten Artikel erwähnt und war der erste, der die Allgemeine Relativitätstheorie schuf.

Wenn kein Gravitationsfeld (insbesondere die dadurch verursachte Beschleunigung) vorhanden ist G gleich Null ist), dann ist auch die Dichte der ihr entsprechenden Energie gleich Null. Daraus wird deutlich, dass sich in der Frage der Energie- (und Impuls-)Dichte die Theorie des Gravitationsfeldes radikal von der Theorie des elektromagnetischen Feldes unterscheiden muss. An dieser Aussage ändert sich nichts dadurch, dass im allgemeinen Fall das Gravitationsfeld durch die Wahl des Bezugssystems nicht „zerstört“ werden kann.

Einstein verstand dies schon vor 1915, als er die Allgemeine Relativitätstheorie vollendete. So schrieb er 1911: „Natürlich ist es unmöglich, irgendein Gravitationsfeld durch den Bewegungszustand eines Systems ohne Gravitationsfeld zu ersetzen, genauso wie es unmöglich ist, alle Punkte eines sich beliebig bewegenden Mediums durch a in Ruhe umzuwandeln.“ relativistische Transformation.“ Und hier ist ein Auszug aus einem Artikel aus dem Jahr 1914: „Lassen Sie uns zunächst noch eine Bemerkung machen, um das entstehende Missverständnis auszuräumen. Anhänger des Üblichen moderne Theorie Relativitätstheorie (wir sprechen von STR - V.L.G.) mit einem bestimmten Recht nennt die Geschwindigkeit eines materiellen Punktes „scheinbar“. Er kann nämlich ein Bezugssystem so wählen, dass der materielle Punkt im betrachteten Moment eine Geschwindigkeit gleich Null hat. Wenn es ein System materieller Punkte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gibt, dann kann er ein solches Bezugssystem nicht mehr einführen, so dass die Geschwindigkeiten aller materiellen Punkte relativ zu diesem System Null werden. In ähnlicher Weise kann ein Physiker, der unseren Standpunkt vertritt, das Gravitationsfeld als „scheinbar“ bezeichnen, da er durch geeignete Wahl der Beschleunigung des Bezugssystems erreichen kann, dass an einem bestimmten Punkt in der Raumzeit das Gravitationsfeld Null wird. Bemerkenswert ist jedoch, dass das Verschwinden des Gravitationsfeldes durch eine Transformation im allgemeinen Fall für ausgedehnte Gravitationsfelder nicht erreicht werden kann. Beispielsweise kann das Gravitationsfeld der Erde nicht erzeugt werden gleich Null durch die Wahl eines geeigneten Bezugsrahmens.“ Schließlich betonte Einstein bereits 1916 als Reaktion auf die Kritik an der Allgemeinen Relativitätstheorie noch einmal dasselbe: „Es ist keineswegs möglich zu behaupten, dass das Gravitationsfeld in irgendeiner Weise rein kinematisch erklärt wird: „ein kinematisches, nichtdynamisches Verständnis.“ der Schwerkraft“ ist unmöglich. Wir können kein Gravitationsfeld durch einfache Beschleunigung eines galiläischen Koordinatensystems relativ zu einem anderen erhalten, da auf diese Weise nur Felder einer bestimmten Struktur erhalten werden können, die jedoch denselben Gesetzen gehorchen müssen wie alle anderen Gravitationsfelder. Dies ist eine weitere Formulierung des Äquivalenzprinzips (insbesondere zur Anwendung dieses Prinzips auf die Schwerkraft).“

Die Unmöglichkeit eines „kinematischen Verständnisses“ der Schwerkraft in Kombination mit dem Äquivalenzprinzip bestimmt den Übergang in der Allgemeinen Relativitätstheorie von Minkowskis pseudoeuklidischer Geometrie zur Riemannschen Geometrie (in dieser Geometrie hat die Raumzeit im Allgemeinen einen von Null verschiedenen Wert). Krümmung; das Vorhandensein einer solchen Krümmung unterscheidet das „echte“ Gravitationsfeld vom „kinematischen“. Die physikalischen Eigenschaften des Gravitationsfeldes bestimmen, wiederholen wir dies, eine radikale Veränderung der Rolle von Energie und Impuls in der Allgemeinen Relativitätstheorie im Vergleich zur Elektrodynamik. Gleichzeitig verhindern sowohl die Verwendung der Riemannschen Geometrie als auch die Unfähigkeit, aus der Elektrodynamik bekannte Energiekonzepte anzuwenden, wie bereits oben betont, nicht die Tatsache, dass aus der GTR für alle beobachtbaren Größen recht eindeutige Werte folgen und berechnet werden können (der Ablenkungswinkel von Lichtstrahlen, Änderungen der Orbitalelemente für Planeten und Doppelpulsare usw. usw.).

Es wäre wahrscheinlich nützlich zu beachten, dass die allgemeine Relativitätstheorie auch in der aus der Elektrodynamik bekannten Form mit dem Konzept der Energie-Impuls-Dichte formuliert werden kann (siehe dazu den zitierten Artikel von Ya. B. Zeldovich und L. P. Grishchuk. Aber was wird eingeführt bei In diesem Fall ist der Minkowski-Raum rein fiktiv (nicht beobachtbar), und wir sprechen nur von derselben allgemeinen Relativitätstheorie, geschrieben in einer nicht standardmäßigen Form. In der Zwischenzeit, wiederholen wir dies, A. A. Logunov betrachtet den Minkowski-Raum als verwendet von ihm in der relativistischen Gravitationstheorie (RTG) als realer physikalischer und daher beobachtbarer Raum bezeichnet.

6. In diesem Zusammenhang ist die zweite Frage im Titel dieses Artikels besonders wichtig: Entspricht die GTR der physischen Realität? Mit anderen Worten: Was sagt die Erfahrung – der oberste Richter bei der Entscheidung über das Schicksal einer physikalischen Theorie? Zahlreiche Artikel und Bücher widmen sich diesem Problem – der experimentellen Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die Schlussfolgerung ist ziemlich eindeutig – alle verfügbaren experimentellen oder Beobachtungsdaten bestätigen entweder die allgemeine Relativitätstheorie oder widersprechen ihr nicht. Wie wir jedoch bereits angedeutet haben, wurde die Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie durchgeführt und erfolgt hauptsächlich nur in einem schwachen Gravitationsfeld. Darüber hinaus ist die Genauigkeit jedes Experiments begrenzt. In starken Gravitationsfeldern (grob gesagt, wenn das Verhältnis |φ| / C 2 ist nicht genug; siehe oben) Die Allgemeine Relativitätstheorie ist noch nicht ausreichend verifiziert. Zu diesem Zweck ist es nun möglich, praktisch nur astronomische Methoden zu verwenden, die sich auf sehr entfernte Räume beziehen: die Studie Neutronensterne, Doppelpulsare, „Schwarze Löcher“, Ausdehnung und Struktur des Universums, wie man sagt, „im Großen“ – in riesigen Weiten, gemessen in Millionen und Abermilliarden Lichtjahren. In dieser Richtung wurde und wird bereits viel getan. Es reicht aus, die Untersuchungen des Doppelpulsars PSR 1913+16 zu erwähnen, für den (wie allgemein für Neutronensterne) der Parameter |φ| / C 2 beträgt bereits etwa 0,1. Darüber hinaus konnte in diesem Fall der Ordnungseffekt (v / C) 5 im Zusammenhang mit der Emission von Gravitationswellen. In den kommenden Jahrzehnten werden sich noch mehr Möglichkeiten für die Untersuchung von Prozessen in starken Gravitationsfeldern eröffnen.

Der Leitstern dieser atemberaubenden Forschung ist in erster Linie die Allgemeine Relativitätstheorie. Gleichzeitig werden natürlich auch einige andere Möglichkeiten diskutiert – andere, wie man manchmal sagt, alternative Theorien der Schwerkraft. Beispielsweise ist in der Allgemeinen Relativitätstheorie, wie in Newtons Theorie der universellen Gravitation, die Gravitationskonstante G wird tatsächlich als konstanter Wert angesehen. Eine der bekanntesten Gravitationstheorien, die die Allgemeine Relativitätstheorie verallgemeinert (oder genauer gesagt erweitert), ist eine Theorie, in der die „Konstante“ der Gravitation als neue Skalarfunktion betrachtet wird – eine Größe, die von Koordinaten und Zeit abhängt. Beobachtungen und Messungen deuten jedoch darauf hin, dass es zu möglichen relativen Veränderungen kommen kann G im Laufe der Zeit sehr gering – offenbar nicht mehr als hundert Milliarden pro Jahr, also | dG / dt| / G < 10 – 11 год – 1 . Но когда-то в прошлом изменения G könnte eine Rolle spielen. Beachten Sie, dass dies auch unabhängig von der Frage der Unbeständigkeit der Fall ist G Annahme einer Existenz in der realen Raumzeit zusätzlich zum Gravitationsfeld g ik, auch ein Skalarfeld ψ ist die Hauptrichtung in der modernen Physik und Kosmologie. In anderen alternativen Gravitationstheorien (siehe dazu das oben in Anmerkung 8 erwähnte Buch von K. Will) wird GTR auf andere Weise geändert oder verallgemeinert. Gegen die entsprechende Analyse kann man natürlich nichts einwenden, denn GTR ist kein Dogma, sondern eine physikalische Theorie. Darüber hinaus wissen wir, dass die Allgemeine Relativitätstheorie, die eine Nicht-Quantentheorie ist, offensichtlich auf den Quantenbereich verallgemeinert werden muss, der für bekannte Gravitationsexperimente noch nicht zugänglich ist. Mehr dazu können Sie uns hier natürlich nicht erzählen.

7. A. A. Logunov hat, ausgehend von der Kritik an GTR, seit mehr als 10 Jahren eine alternative Theorie der Schwerkraft entwickelt, die sich von GTR unterscheidet. Gleichzeitig hat sich im Laufe der Arbeit viel verändert, und die nun akzeptierte Version der Theorie (das ist das RTG) wird in einem Artikel, der etwa 150 Seiten einnimmt und nur etwa 700 nummerierte Formeln enthält, besonders ausführlich dargestellt. Offensichtlich ist eine detaillierte Analyse von RTG nur auf den Seiten wissenschaftlicher Zeitschriften möglich. Erst nach einer solchen Analyse lässt sich sagen, ob RTG konsistent ist, ob es keine mathematischen Widersprüche enthält usw. Soweit ich verstehen konnte, unterscheidet sich RTG von GTR in der Auswahl nur eines Teils der Lösungen von GTR – aller Lösungen von RTG-Differentialgleichungen erfüllen die Gleichungen von GTR, aber wie sagen die Autoren von RTG, nicht umgekehrt. Gleichzeitig wird die Schlussfolgerung gezogen, dass die Unterschiede zwischen RTG und GTR im Hinblick auf globale Fragestellungen (Lösungen für die gesamte Raumzeit oder ihre großen Regionen, Topologie usw.) im Allgemeinen radikal sind. Was alle im Sonnensystem durchgeführten Experimente und Beobachtungen betrifft, so kann RTG meines Wissens nicht im Widerspruch zur Allgemeinen Relativitätstheorie stehen. Wenn dies der Fall ist, ist es auf der Grundlage bekannter Experimente im Sonnensystem unmöglich, RTG (im Vergleich zu GTR) zu bevorzugen. Was „Schwarze Löcher“ und das Universum betrifft, behaupten die Autoren von RTG, dass sich ihre Schlussfolgerungen erheblich von den Schlussfolgerungen der Allgemeinen Relativitätstheorie unterscheiden, uns sind jedoch keine spezifischen Beobachtungsdaten bekannt, die für RTG zeugen. In einer solchen Situation ist RTG von A. A. Logunov (wenn sich RTG wirklich im Wesentlichen von GTR unterscheidet, und nicht nur in der Art der Darstellung und der Wahl einer der möglichen Klassen von Koordinatenbedingungen; siehe den Artikel von Ya. B. Zeldovich und L. P. Grishchuk) kann nur als eine der grundsätzlich akzeptablen alternativen Theorien der Schwerkraft angesehen werden.

Einige Leser sind möglicherweise misstrauisch gegenüber Klauseln wie: „Wenn das so ist“, „Wenn sich RTG wirklich von GTR unterscheidet“. Versuche ich mich auf diese Weise vor Fehlern zu schützen? Nein, ich habe keine Angst davor, einen Fehler zu machen, nur weil ich überzeugt bin, dass es nur eine Garantie für Fehlerfreiheit gibt – überhaupt nicht zu arbeiten und in diesem Fall nicht über wissenschaftliche Fragen zu diskutieren. Eine andere Sache ist, dass der Respekt vor der Wissenschaft und die Vertrautheit mit ihrem Charakter und ihrer Geschichte zur Vorsicht ermutigen. Kategorische Aussagen weisen nicht immer auf echte Klarheit hin und tragen im Allgemeinen nicht zur Wahrheitsfindung bei. Das RTG von A. A. Logunov in seiner modernen Form wurde erst vor kurzem formuliert und wurde in der wissenschaftlichen Literatur noch nicht ausführlich diskutiert. Daher habe ich natürlich keine abschließende Meinung dazu. Darüber hinaus ist es unmöglich und sogar unangemessen, eine Reihe aufkommender Themen in einem populärwissenschaftlichen Magazin zu diskutieren. Gleichzeitig erscheint es aufgrund des großen Interesses der Leser an der Gravitationstheorie natürlich gerechtfertigt, auf den Seiten von Science and Life auf einer zugänglichen Ebene über dieses Themenspektrum, auch kontroverse, zu berichten.

Geleitet vom weisen „Prinzip der Meistbegünstigung“ sollte RTG nun als alternative Theorie der Schwerkraft betrachtet werden, die einer angemessenen Analyse und Diskussion bedarf. Für diejenigen, die diese Theorie mögen (RTG), die sich dafür interessieren: Niemand macht sich die Mühe (und sollte sich natürlich nicht einmischen), sie zu entwickeln und mögliche Wege der experimentellen Überprüfung vorzuschlagen.

Gleichzeitig gibt es keinen Grund zu sagen, dass GTR derzeit in irgendeiner Weise erschüttert ist. Darüber hinaus scheint der Anwendungsbereich der Allgemeinen Relativitätstheorie sehr groß und ihre Genauigkeit sehr hoch zu sein. Dies ist unserer Meinung nach eine objektive Einschätzung der aktuellen Lage. Wenn wir über Geschmäcker und intuitive Einstellungen sprechen und Geschmäcker und Intuition in der Wissenschaft eine bedeutende Rolle spielen, obwohl sie nicht als Beweis herangezogen werden können, dann müssen wir hier vom „Wir“ zum „Ich“ übergehen. Je mehr ich mich also mit der Allgemeinen Relativitätstheorie und ihrer Kritik auseinandergesetzt habe und noch immer habe, desto stärker wird mein Eindruck von ihrer außergewöhnlichen Tiefe und Schönheit.

Tatsächlich betrug die Auflage der Zeitschrift „Science and Life“ Nr. 4, 1987, wie im Impressum angegeben, 3 Millionen 475.000 Exemplare. In den letzten Jahren betrug die Auflage nur wenige Zehntausend Exemplare und überstieg allein im Jahr 2002 die 40.000-Marke. (Anmerkung – A. M. Krainev).

1987 jährt sich übrigens der 300. Jahrestag der Erstveröffentlichung von Newtons großartigem Buch „The Mathematical Principles of Natural Philosophy“. Es ist sehr lehrreich, sich mit der Entstehungsgeschichte dieses Werkes vertraut zu machen, ganz zu schweigen vom Werk selbst. Das Gleiche gilt jedoch für alle Aktivitäten Newtons, die für Laien nicht so leicht zu erlernen sind. Zu diesem Zweck kann ich das sehr gute Buch von S.I. Vavilov „Isaac Newton“ empfehlen, es sollte erneut veröffentlicht werden. Lassen Sie mich auch meinen Artikel erwähnen, der anlässlich des Newton-Jubiläums geschrieben wurde und in der Zeitschrift „Uspekhi Fizicheskikh Nauk“, Vers 151, Nr. 1, 1987, S. 1987, veröffentlicht wurde. 119.

Das Ausmaß der Wende wird nach modernen Messungen angegeben (Le Verrier hatte eine Wende von 38 Sekunden). Zur Verdeutlichung erinnern wir uns daran, dass Sonne und Mond von der Erde aus in einem Winkel von etwa 0,5 Bogengrad – 1800 Bogensekunden – sichtbar sind.

A. Pals „Subtil ist der Herr …“ Die Wissenschaft und das Leben von Albert Einstein. Universität Oxford Press, 1982. Es wäre ratsam, eine russische Übersetzung dieses Buches zu veröffentlichen.

Letzteres ist im Vollbetrieb möglich Sonnenfinsternisse; Wenn wir denselben Teil des Himmels beispielsweise sechs Monate später fotografieren, wenn sich die Sonne über die Himmelskugel bewegt hat, erhalten wir zum Vergleich ein Bild, das nicht durch die Ablenkung der Strahlen unter dem Einfluss des Gravitationsfeldes verzerrt ist von der Sonne.

Für Einzelheiten muss ich auf den Artikel von Ya. B. Zeldovich und L. P. Grishchuk verweisen, der kürzlich in Uspekhi Fizicheskikh Nauk (Bd. 149, S. 695, 1986) veröffentlicht wurde, sowie auf die dort zitierte Literatur, insbesondere auf die Artikel von L. D. Faddeev („Advances in Physical Sciences“, Bd. 136, S. 435, 1982).

Siehe Fußnote 5.

Siehe K. Will. „Theorie und Experiment in der Gravitationsphysik.“ M., Energoiedat, 1985; siehe auch V. L. Ginzburg. Über Physik und Astrophysik. M., Nauka, 1985, und die dort angegebene Literatur.

A. A. Logunov und M. A. Mestvirishvili. „Grundlagen der relativistischen Gravitationstheorie.“ Zeitschrift „Physics of Elementary Particles and the Atomic Nucleus“, Bd. 17, Heft 1, 1986.

In den Werken von A. A. Logunov gibt es andere Aussagen und insbesondere wird angenommen, dass sich für die Signalverzögerungszeit bei der Ortung beispielsweise von Merkur von der Erde ein aus RTG erhaltener Wert von dem folgenden aus GTR unterscheidet. Genauer gesagt wird argumentiert, dass die Allgemeine Relativitätstheorie überhaupt keine eindeutige Vorhersage von Signalverzögerungszeiten liefert, das heißt, die Allgemeine Relativitätstheorie ist inkonsistent (siehe oben). Eine solche Schlussfolgerung scheint uns jedoch das Ergebnis eines Missverständnisses zu sein (dies wird beispielsweise in dem zitierten Artikel von Ya. B. Zeldovich und L. P. Grishchuk angedeutet, siehe Fußnote 5): unterschiedliche Ergebnisse in der Allgemeinen Relativitätstheorie bei der Verwendung verschiedene Systeme Koordinaten werden nur erhalten, weil die lokalisierten Planeten verglichen werden, die sich in unterschiedlichen Umlaufbahnen befinden und daher unterschiedliche Umlaufzeiten um die Sonne haben. Die Verzögerungszeiten der von der Erde beobachteten Signale bei der Lokalisierung eines bestimmten Planeten gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie und der RTG stimmen überein.

Siehe Fußnote 5.

Details für Neugierige

Ablenkung von Licht- und Radiowellen im Gravitationsfeld der Sonne. Als idealisiertes Modell der Sonne wird üblicherweise eine statische, kugelsymmetrische Kugel mit Radius verwendet R☼ ~ 6,96·10 10 cm, Sonnenmasse M☼ ~ 1,99·10 30 kg (332958-fache Masse der Erde). Die Lichtablenkung ist bei Strahlen maximal, die die Sonne kaum berühren, also wann R ~ R☼ und gleich: φ ≈ 1″.75 (Bogensekunden). Dieser Winkel ist sehr klein – ungefähr in diesem Winkel ist ein Erwachsener aus einer Entfernung von 200 km sichtbar, und daher war die Genauigkeit der Messung der Gravitationskrümmung von Strahlen bis vor kurzem gering. Die letzten optischen Messungen während der Sonnenfinsternis vom 30. Juni 1973 wiesen einen Fehler von etwa 10 % auf. Dank des Aufkommens von Radiointerferometern „mit ultralanger Basis“ (mehr als 1000 km) ist die Genauigkeit der Winkelmessung heute stark gestiegen. Radiointerferometer ermöglichen die zuverlässige Messung von Winkelabständen und Winkeländerungen in der Größenordnung von 10 – 4 Bogensekunden (~ 1 Nanoradian).

Die Abbildung zeigt die Ablenkung nur eines der Strahlen, die von einer entfernten Quelle kommen. In Wirklichkeit sind beide Strahlen gebogen.

SCHWERKRAFTPOTENZIAL

Im Jahr 1687 erschien Newtons grundlegendes Werk „Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie“ (siehe „Wissenschaft und Leben“ Nr. 1, 1987), in dem das Gesetz der universellen Gravitation formuliert wurde. Dieses Gesetz besagt, dass die Anziehungskraft zwischen zwei beliebigen Materialteilchen direkt proportional zu ihrer Masse ist M Und M und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung R zwischen ihnen:

F = G	mm	.
	R 2

Proportionalitätsfaktor G begann, Gravitationskonstante genannt zu werden, ist es notwendig, die Dimensionen auf der rechten und linken Seite der Newtonschen Formel in Einklang zu bringen. Newton selbst hat das mit für seine Zeit sehr hoher Genauigkeit bewiesen G– Die Größe ist konstant und daher ist das von ihm entdeckte Gesetz der Schwerkraft universell.

Zwei anziehende Punktmassen M Und M kommen in Newtons Formel gleichermaßen vor. Mit anderen Worten: Wir können davon ausgehen, dass beide als Quellen des Gravitationsfeldes dienen. Bei spezifischen Problemen, insbesondere in der Himmelsmechanik, ist jedoch häufig eine der beiden Massen im Vergleich zur anderen sehr klein. Zum Beispiel die Masse der Erde M 3 ≈ 6 · 10 24 kg ist viel weniger als die Masse der Sonne M☼ ≈ 2 · 10 30 kg oder beispielsweise die Masse des Satelliten M≈ 10 3 kg ist nicht mit der Masse der Erde vergleichbar und hat daher praktisch keinen Einfluss auf die Erdbewegung. Eine solche Masse, die selbst das Gravitationsfeld nicht stört, sondern als Sonde dient, auf die dieses Feld einwirkt, wird Testmasse genannt. (Ebenso gibt es in der Elektrodynamik das Konzept einer „Testladung“, also einer, die dabei hilft, ein elektromagnetisches Feld zu erkennen.) Da die Testmasse (oder Testladung) einen vernachlässigbar kleinen Beitrag zum Feld leistet, z Bei einer solchen Masse wird das Feld „extern“ und kann durch eine Größe namens Spannung charakterisiert werden. Im Wesentlichen die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft G ist die Intensität des Gravitationsfeldes der Erde. Der zweite Hauptsatz der Newtonschen Mechanik liefert dann die Bewegungsgleichungen einer Punkttestmasse M. So werden beispielsweise Probleme der Ballistik und der Himmelsmechanik gelöst. Beachten Sie, dass Newtons Gravitationstheorie für die meisten dieser Probleme auch heute noch eine völlig ausreichende Genauigkeit aufweist.

Spannung ist wie Kraft eine Vektorgröße, das heißt im dreidimensionalen Raum wird sie durch drei Zahlen bestimmt – Komponenten entlang zueinander senkrechter kartesischer Achsen X, bei, z. Beim Ändern des Koordinatensystems – und solche Operationen sind bei physikalischen und astronomischen Problemen keine Seltenheit – werden die kartesischen Koordinaten des Vektors auf zwar nicht komplexe, aber oft umständliche Weise transformiert. Daher wäre es zweckmäßig, anstelle der Vektorfeldstärke die entsprechende skalare Größe zu verwenden, aus der sich mit Hilfe einiger die für das Feld charakteristische Kraft – die Stärke – ermitteln ließe einfaches Rezept. Und es gibt eine solche skalare Größe – sie heißt Potential, und der Übergang zur Spannung erfolgt durch einfache Differenzierung. Daraus folgt, dass das Newtonsche Gravitationspotential durch die Masse erzeugt wird M, ist gleich

daher die Gleichheit |φ| = v 2 .

In der Mathematik wird Newtons Gravitationstheorie manchmal als „Potenzialtheorie“ bezeichnet. Einst diente die Theorie des Newtonschen Potentials als Modell für die Elektrizitätstheorie, und dann stimulierten die in Maxwells Elektrodynamik entstandenen Vorstellungen über das physikalische Feld wiederum die Entstehung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Der Übergang von Einsteins relativistischer Gravitationstheorie zum Spezialfall von Newtons Gravitationstheorie entspricht genau dem Bereich kleiner Werte des dimensionslosen Parameters |φ| / C 2 .