一般相対性理論の方程式を宇宙に応用する。 観察者の立場を考慮する。 GTRの確認方法

大きな公然の秘密

アレクサンダー・グリシャエフ、記事の断片「 万有引力の流出と芯»

「イギリス人は自国の銃をレンガで掃除しません。私たちの銃も掃除しないでください。そうでないと、神は戦争を禁じます。彼らは射撃には適していません...」 – N.レスコフ。

ADU-1000 送受信アンテナ複合体の 8 つの放物面鏡は、深宇宙通信センターの冥王星受信複合体の一部です。

深宇宙探査の初期に、悲しいことにソ連とアメリカの惑星間ステーションの多くが失われました。 専門家が言うように、打ち上げが失敗なく行われ、「通常モードでは」すべてのシステムが正常に動作し、事前に設定された軌道調整がすべて正常に行われたとしても、デバイスとの通信は予期せず中断されました。

打ち上げに有利な次の「期間」に、少なくとも 1 台が勝利を収めることを期待して、同じプログラムを備えた同一のデバイスが次々とバッチで起動されるようになりました。 しかし、それはどこですか！ 譲歩を許さない惑星に接近する際に接続を切断したのには、ある理由があった。

もちろん、彼らはこのことについては黙っていました。 愚かな大衆は、ステーションが地球から例えば12万キロ離れたところを通過したと知らされた。 これらのメッセージの調子は非常に陽気で、思わずこう思わざるを得ませんでした。 12万は悪くない。 30万でもできたのに！ 新しく、より正確な発射が可能になります!」 ドラマの激しさについては誰も考えていませんでした - 評論家たちが何かを企んでいるなどとは ポイントブランクを理解していませんでした.

結局、これを試してみることにしました。 周知のとおり、通信に使用される信号は長い間、波、つまり電波の形で表現されてきました。 これらの波が何であるかを想像する最も簡単な方法は、「ドミノ効果」です。 通信信号はドミノ倒しの波のように空間に広がります。

波の伝播速度は、個々のドミノが倒れる速度に依存します。すべてのドミノは同じであり、同じ時間で倒れるので、波の速度は一定の値になります。 ドミノ間の距離は物理学者によって呼ばれています "波長".

波の例 – 「ドミノ効果」

ここで、この図では赤い落書きでマークされた天体 (金星と呼びます) があると仮定しましょう。 最初のドミノを押すと、後続の各ドミノが 1 秒以内に次のドミノに倒れるとします。 私たちからちょうど 100 個のドミノが金星に置かれた場合、波は 100 個のドミノがすべて順番に倒れ、それぞれ 1 秒かけて金星に到達します。 合計すると、私たちの波は 100 秒以内に金星に到達します。

これは金星が静止している場合に当てはまります。 金星が静止していなかったらどうなるでしょうか？ 100 個のドミノが倒れている間に、金星がいくつかのドミノの間の距離 (いくつかの波長) に等しい距離までなんとか「這って逃げた」としましょう。その場合、何が起こるでしょうか?

学者らは、小学生が次のような問題で使うまさに法則に従って、波が金星に追いついた場合はどうなるのかを検討した。 あ 電車は猛スピードで出発します あ km/時、およびその地点から B 同時に歩行者が猛スピードで出てくる b同じ方向に進んでいるのですが、電車が歩行者に追いつくまでにどれくらい時間がかかりますか?」

学者たちが、低学年の学童のためにこのような単純な問題を解決する必要があることに気づいたとき、状況は改善され始めました。 この創意工夫がなければ、惑星間宇宙飛行の傑出した成果は見られなかったでしょう。

そして、ここで何がそんなにずるいのかというと、科学の経験が浅いダンノが手を投げ出してしまうのでしょうか?! そしてそれどころか、科学の分野で経験豊富なズナイカは叫ぶでしょう：警備員、悪党を止めてください、これは疑似科学です！ 本当の正しい科学によれば、正しく言えば、この問題はまったく異なる方法で解決されるはずです。 結局のところ、私たちが相手にしているのは、動きの遅いキツネの歩行者船ではなく、金星を光の速さで追いかける信号であり、あなたや金星がどんなに速く走っても、光の速さであなたに追いつきます。ライト！ さらに、彼に向かって急いでいると、彼に早く会うことはできません。

相対性原理

「こんな感じだよ」とダンノは叫ぶだろう。 B その時点で宇宙船に乗っている私に あ 彼らは危険な伝染病が船内に蔓延していることをあなたに知らせるでしょうが、私にはその治療法があります。私が彼らに会いに振り返っても無駄だからです... 私に送られた宇宙船が光の速さで移動しているなら、まだ早く会えないでしょうか？ これは、私が明確な良心を持って、目的地まで旅を続けることができることを意味します C 来月生まれるサルたちに大量のおむつを届けるの？

「その通りです。自転車に乗っているなら、点線の矢印が示すように、出発する車に向かって進む必要があります。」とズナイカは答えます。 しかし、光速の乗り物があなたに向かって移動している場合、あなたがそれに向かって移動するか、遠ざかるか、あるいはその場に留まるかは問題ではありません。 集合時間は変更できません.

「どうしてそんなことがあり得るのでしょう」とダンノはドミノの話に戻ります。「ドミノ倒しが早く始まるでしょうか？」 それは役に立ちません。アキレスがカメに追いつくという問題だけです。アキレスがどれほど速く走ったとしても、カメがカバーする追加の距離をカバーするにはまだ時間がかかります。

いいえ、ここではすべてがクールです。光線があなたに追いつくと、あなたは動き、空間を広げます。 同じドミノを輪ゴムの上に置き、それを引っ張ります。その上の赤い十字が動きますが、ドミノも動き、ドミノ間の距離が増加します。 波長が増加すると、あなたと波の開始点の間には常に同じ数のドミノが存在することになります。 おお！

アインシュタインの基礎を一般に説明したのは私でした 相対性理論これは、惑星間探査機との通信モードを計算する場合を含め、亜光信号の通過を考慮する必要がある唯一の正しい科学理論です。

相対論的理論という 1 つの点を明確にしてみましょう (相対論的理論には 2 つあります: 100– 特殊相対性理論と GTO– 一般相対性理論) 光の速度は絶対的なものであり、いかなる形でも超えることはできません。 関節間の距離を広げる効果を表す便利な用語の 1 つは、「」と呼ばれます。 ドップラー効果» – 波が移動する物体に追従する場合は波長が増加する効果、物体が波に向かって移動する場合は波長が短くなる効果。

そこで学者たちは、唯一正しい理論によれば、ミルクのために探査機だけが残っていると信じていました。 一方、20世紀の60年代には、多くの国が 金星のレーダー。 金星のレーダー探知中に、この仮定は 相対論的加算速度を確認することができます。

アメリカ人 B.J.ウォレス 1969 年、「宇宙における光の相対速度のレーダー検証」という記事で、彼は 1961 年に発表された金星の 8 つのレーダー観測を分析しました。分析により、彼は電波ビームの速度 ( 相対性理論に反する) は地球の回転速度に代数的に加算されます。 その後、彼はこのテーマに関する資料を出版するのに問題を抱えていました。

言及された実験に特化した記事をリストしてみましょう。

1. VA コテルニコフ他「1961 年に金星のレーダーに使用されたレーダー装置」 無線工学と電子工学、7、11 (1962) 1851。

2. VA コテルニコフ他「1961 年の金星のレーダー結果」 同上、1860ページ。

3. VA モロゾフ、Z.G. トゥルノバ 「1961 年に金星のレーダーで使用された微弱信号アナライザー」 同上、1880ページ。

結論、第 3 の記事で定式化されたものは、冒頭で述べたドミノ倒しの理論を理解しているダンノでも理解できます。

前回の記事で、金星からの反射信号を検出する条件を説明した部分に、次のような文言がありました。 狭帯域成分は、静止点反射体からの反射に対応するエコー信号の成分として理解されます。»

ここで、「狭帯域成分」は、金星から戻ってくる信号の検出された成分であり、金星を考慮すると検出されます... 動かない！ それらの。 彼らはそれを直接書いたわけではありません ドップラー効果が検出されない代わりに、彼らは、信号と同じ方向の金星の動きが考慮されていない場合にのみ、信号が受信機によって認識されると書いています。 どの理論によればドップラー効果はゼロですが、金星が移動しているため、相対性理論で規定されている波長延長の効果は発生しません。

相対性理論の非常に悲しいことに、金星は空間を拡張せず、信号が金星に到着するまでに、地球から打ち上げられた時よりもはるかに多くの「ドミノ」が積み重なっていました。 ヴィーナスはアキレス亀のように、光の速さで追いついてくる波の段差からなんとか這って逃げました。

前述の事件で証明されているように、アメリカの研究者も同じことをしたのは明らかです。 ウォレス、金星のスキャン中に得られた結果の解釈に関する記事を出版することは許可されませんでした。 つまり、疑似科学と闘う委員会は全体主義のソ連だけでなく定期的に機能していたのだ。

ちなみに、理論によれば、波の長さは観測者からの宇宙物体の距離を示すはずであり、それは次のように呼ばれます。 赤方偏移そして、1929年にハッブルによって発見されたまさにこの赤方偏移は、ビッグバンの宇宙論の基礎となっています。

金星の位置が示されました 不在これはまさに オフセットそしてこれからは、金星の位置特定に成功した瞬間から、この理論、つまりビッグバンの理論は、「ブラックホール」やその他の相対論的ナンセンスの仮説と同様に、科学の範疇に入ります。フィクション。 ノーベル賞は文学賞ではなく物理学賞を与えられるサイエンス・フィクション!!! 主よ、あなたの御業は素晴らしいです！

追伸 SRT の 100 周年と、同時に一般相対性理論の 90 周年を記念して、どちらの理論も実験的に確認されていないことが判明しました。 それを記念して、プロジェクト「重力プローブB (GP-B) 」の価値は7億6000万ドルであり、これらのばかげた理論の少なくとも1つの裏付けを提供するはずでしたが、すべてが大恥をかくことに終わりました。 次の記事はまさにこれについてです...

アインシュタインのOTO：「そして王様は裸だ！」

「2004 年 6 月、国連総会は 2005 年を国際物理年と宣言することを決定しました。 総会は、世界中の物理学会やその他の関心のある団体と協力して、この年の祝賀活動を組織するようユネスコ（国連教育科学文化機関）に招待しました...」– 国連速報からのメッセージ

それでもいいでしょう！ – 来年は特殊相対性理論の 100 周年を迎えます ( 100)、90 年 - 一般相対性理論 ( GTO） - 古風なニュートン物理学をその台座から打ち破った新しい物理学の百年にわたる継続的な勝利、そう国連関係者らは信じ、来年の祝典と古今東西の偉大な天才とその追随者たちを讃えることを期待していた。

しかし、信奉者たちは、「素晴らしい」理論がほぼ100年間、いかなる形でも姿を現していないことを他の人よりもよく知っていた。その理論に基づいて新たな現象の予測はなされておらず、すでに発見されているものの説明もされていない。古典的なニュートン物理学。 何もない、何もない！

一般相対性理論には実験による裏付けが一度もありませんでした。

わかっていたのは、その理論が素晴らしいということだけでしたが、その理論が何を意味するのかは誰も知りませんでした。 そうです、彼女は定期的に約束と朝食を与えてくれました。そのために莫大なお金が支払われ、そして一日の終わりには、ノーベル文学賞ではなく物理学賞が与えられたブラックホールについてのSF小説が与えられました。衝突型加速器が次々に作られ、重力干渉計が世界中で増殖し、孔子の言葉を借りれば「暗黒物質」の中で黒猫を探しましたが、そこにはいませんでした。そして誰も「暗黒物質」自体を見たことがありませんでした。

そこで、2004 年 4 月に、約 40 年の歳月をかけて慎重に準備された最も野心的なプロジェクトが開始されました。 最終段階 7億6000万ドルが割り当てられました - 「重力探査機B（GP-B）」. 重力試験Bは、まさに偉大な記念日のために、精密ジャイロスコープ (つまりコマ) 上で約 1 年間の飛行で、アインシュタイン時空を 6.6 秒角の量で巻き上げることになっていました。

発射直後、我々は「閣下の副官」の精神で勝利報告を待っていた――続いて「手紙」 N番目のキロメートル: 「時空の最初の秒角が無事に巻き上げられました。」 しかし、勝利の報告​​は最も壮大なことを信じている人たちにとって 20世紀の詐欺、どういうわけかすべてが続かなかった。

そして、勝利の報告​​もなければ、いったい記念日とは何だろう。最も進歩的な教えを敵視する群衆が、ペンと電卓を用意して、アインシュタインの偉大な教えに唾を吐きかけるのをただ待っている。 それで彼らは私を失望させた 「国際物理年」ブレーキをかけている間、彼は静かに気づかれずに通り過ぎた。

記念すべき年の8月、ミッション完了直後には勝利の報告​​はなかった。すべてがうまくいっている、素晴らしい理論が確認されたというメッセージだけがあったが、結果を少し処理して、正確に年に正確な答えが出るでしょう。 1年、2年経っても答えは出ませんでした。 最終的に、彼らは2010年3月までに最終結果をまとめると約束した。

そしてその結果はどこにあるのでしょうか？ インターネットをグーグルで検索したところ、あるブロガーの LiveJournal で次のような興味深いメモを見つけました。

重力プローブ B (GP-B) – 著痕跡7億6,000万ドル. $

では、現代物理学は GTR を疑っていないと思われますが、ではなぜ GTR の効果を確認することを目的とした 7 億 6,000 万ドル相当の実験が必要なのでしょうか?

結局のところ、これはナンセンスです。たとえば、アルキメデスの法則を確認するためにほぼ 10 億ドルを費やすのと同じです。 しかし、実験の結果から判断すると、このお金は実験に向けられたものではなく、 そのお金はPRに使われた.

この実験は、(一般相対性理論の直接の結果として) レンズ・サーリング効果を測定する装置を備えた、2004 年 4 月 20 日に打ち上げられた衛星を使用して実施されました。 衛星 重力プローブB 当時世界で最も正確なジャイロスコープが搭載されていました。 実験計画は Wikpedia で非常に詳しく説明されています。

データ収集の期間中にすでに、実験計画と装置の精度に関して疑問が生じ始めていました。 結局のところ、膨大な予算にもかかわらず、超微細な効果を測定するように設計された機器は宇宙でテストされたことがありません。 データ収集中に、デュワー瓶内のヘリウムの沸騰による振動が明らかになり、高エネルギーの宇宙粒子の影響による電子機器の故障により、その後の回転に伴うジャイロの予期せぬ停止が発生しました。 コンピューターの故障と「科学データ」配列の損失があり、最も重大な問題は「ポルホデ」効果であることが判明しました。

コンセプト 「ポルホデ」ルーツは18世紀に遡ります。 優れた数学者そして天文学者のレオンハルト・オイラーは、固体の自由運動を表す方程式系を受け取りました。 特に、オイラーと彼の同時代人（ダランベール、ラグランジュ）は、地球の緯度の測定値の変動（非常に小さい）を調査しました。これは、明らかに回転軸（極軸）に対する地球の変動によって発生しました...

GP-B ジャイロスコープは、人間の手によって作られた最も球形の物体としてギネスブックに登録されています。 球体は石英ガラスでできており、超電導ニオブの薄膜でコーティングされています。 石英の表面は原子レベルまで研磨されています。

軸の歳差運動についての議論に続いて、あなたには直接的な質問をする権利があります。最も球形の物体としてギネスブックに掲載されている GP-B ジャイロスコープもなぜ軸の歳差運動を示すのですか? 実際、3 つの主慣性軸がすべて同一である、完全に球形で均質な物体では、これらの軸のいずれかの周りのポロード周期は無限に大きくなり、実用的な目的では存在しません。

ただし、GP-B ローターは「完全な」球体ではありません。 溶融石英基板の球形と均質性により、軸に対する慣性モーメントのバランスを 100 万分の 1 にすることができます。これは、ローターのポルホルデ周期を考慮し、それに沿ってトラックを固定する必要があるのにすでに十分です。ローター軸の端が動きます。

これはすべて予想されていたことだ。 衛星打ち上げ前に、GP-B ローターの挙動がシミュレーションされました。 しかし、依然として一般的なコンセンサスは、ローターがほぼ理想的でほぼ均一であるため、ポローデ軌道の振幅が非常に小さく、軸のポローデ回転が実験全体を通して大きく変化しないほど長い周期を与えるというものでした。

しかし、良好な予測に反して、実際の G​​P-B ローターでは、大幅な軸方向の歳差運動を確認することができました。 ローターのほぼ完全な球形の形状と均一な組成を考慮すると、次の 2 つの可能性があります。

– エネルギーの内部分解。

– 一定の頻度での外部の影響。

この 2 つの組み合わせが機能することがわかりました。 ローターは上記の地球と同様に対称ですが、ジャイロスコープは依然として弾性があり、赤道で約 10 nm 突き出ています。 回転軸がずれるのでボディ表面の凸もずれます。 ローター構造の小さな欠陥と、ローターコア材料とそのニオブコーティングの間の局所的な境界欠陥により、回転エネルギーが内部で消散する可能性があります。 これにより、全体の角運動量は変化せずにドリフト パスが変化します (生卵が回転するときのようなものです)。

一般相対性理論によって予測された効果が実際に現れる場合、各年について 重力プローブB 軌道上では、ジャイロスコープの回転軸はそれぞれ 6.6 秒角と 42 秒角ずれるはずです。

この影響で11ヶ月でジャイロが2つ 数十度回転、 なぜなら 最小慣性軸に沿って回転しました。

その結果、測定するように設計されたジャイロスコープは、 ミリ秒角弧は、計画外の影響や最大数十度の誤差にさらされました。 実際そうだった ミッション失敗、しかし、結果は単に隠蔽されました。 当初、ミッションの最終結果が2007年末に発表される予定だった場合、発表は2008年9月に延期され、その後完全に2010年3月に延期された。

フランシス・エヴェリットが陽気に報告したように、「ジャイロスコープとそのチャンバーの壁に「凍結」した電荷の相互作用のため (パッチ効果)、および取得されたデータからまだ完全に除外されていない読み取り値のこれまで説明されていない影響により、この段階での測定の精度は 0.1 秒角に制限されており、これにより、測定値の 1% よりも高い精度で確認することが可能になります。測地歳差運動 (1 年あたり 6.606 秒角) の影響はありますが、慣性基準系 (1 年あたり 0.039 秒角) の引きずり現象を分離して検証することはまだ可能ではありません。 測定ノイズを計算して抽出するための集中的な作業が進行中です...」

つまり、この発言に対して私がどのようにコメントしたかというと、 ZZCW : 「数十度から数十度が差し引かれ、角度ミリ秒が残ります。精度は 1 パーセントです (完全な共産主義のためにはレンズ・ティリング効果を確認する必要があるため、宣言された精度はさらに高くなります)。一般相対性理論の重要な効果...」

それも不思議ではありません NASAは拒否した 2008年10月から2010年3月までの期間に計画された「データ分析をさらに改善する」ための18か月のプログラムに対して、さらに数百万ドルの補助金をスタンフォード大学に授与する。

入手したい科学者 生（生データ）独立した確認のために、代わりに次のことを知って驚いた 生とソース NSSDC彼らには「第 2 レベルのデータ」のみが与えられます。 「レベル 2」は、「データが軽く処理されている...」ことを意味します。

その結果、資金を剥奪されたスタンフォード大学のチームは2月5日に次のような最終報告書を発表した。

太陽測地効果 (+7 マーク秒/年) とガイド星の固有運動 (+28 ± 1 マーク秒/年) の補正を差し引くと、結果は -6.673 ± 97 マーク秒/年になります。一般相対性理論の予測値 -6,606 マルク秒/年と比較される

これは私の知らないブロガーの意見ですが、私たちはその意見を、叫んだ少年の声であると考えます。 そして王様は裸です！»

そしてここで、その資格に異議を唱えるのは難しい、非常に有能な専門家の声明を引用します。

ニコライ・レヴァショフ「相対性理論は物理学の誤った基礎である」

ニコライ・レヴァショフ「アインシュタインの理論、天体物理学、秘密の実験」

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20世紀初頭、相対性理論が定式化されました。 それが何であるか、その作成者が誰であるかは、今日のすべての小学生が知っています。 それはとても魅力的で、科学とは縁遠い人でも興味を持っています。 記事上で アクセシブルな言語相対性理論とは何か、その公準と応用は何かについて説明します。

その創造者であるアルバート・アインシュタインは一瞬にしてひらめいたと言われています。 科学者はスイスのベルンで路面電車に乗ったと言われている。 彼は街の時計を見て、路面電車が光速まで加速するとこの時計が止まることに突然気づきました。 この場合、時間がありません。 時間は相対性理論において非常に重要な役割を果たします 重要な役割。 アインシュタインが定式化した公準の 1 つは、異なる観察者は異なる方法で現実を認識するというものです。 これは特に時間と距離に当てはまります。

観察者の立場を考慮する

その日、アルバートは、科学の言葉であらゆるものを説明することは不可能であることに気づきました。 物理現象またはイベントは、観測者が位置する基準フレームに依存します。 たとえば、路面電車の乗客が眼鏡を落とした場合、眼鏡は彼女に対して垂直に下に落ちます。 路上に立っている歩行者の位置から見ると、路面電車が走行し、同時にガラスが落下するため、歩行者の落下の軌跡は放物線に相当します。 したがって、誰もが独自の基準フレームを持っています。 私たちは、相対性理論の主要な公準をより詳細に検討することを提案します。

分散運動の法則と相対性原理

参照系が変わるとイベントの記述も変わるという事実にもかかわらず、変わらない普遍的なものもあります。 これを理解するには、メガネの落下ではなく、落下の原因となる自然の法則について自問する必要があります。 どの観察者にとっても、移動座標系にいるか静止座標系にいるかに関係なく、答えは同じです。 この法則は分散運動の法則と呼ばれます。 路面電車でも路上でも同じように機能します。 言い換えれば、出来事の記述が常にそれを観察する人に依存するのであれば、これは自然法則には当てはまりません。 通常科学用語で表現されるように、それらは不変です。 これが相対性原理です。

アインシュタインの2つの理論

この原則は、他の仮説と同様に、最初に次のものと相関付けることによってテストする必要がありました。 自然現象、私たちの現実の中で活動しています。 アインシュタインは相対性原理から 2 つの理論を導き出しました。 これらは関連していますが、別のものとして考えられます。

特定の、または特別な相対性理論 (SRT) は、速度が一定であるあらゆる種類の基準系について、自然法則は変わらないという命題に基づいています。 一般相対性理論 (GTR) は、この原理を加速度を伴って移動する座標系を含むあらゆる座標系に拡張します。 1905 年に、A. アインシュタインが最初の理論を発表しました。 2 番目は、数学的装置の点でより複雑で、1916 年までに完成しました。 STR と GTR の両方の相対性理論の創造は、物理学の発展における重要な段階になりました。 それぞれを詳しく見てみましょう。

特殊相対性理論

それは何ですか、その本質は何ですか？ この質問に答えてみましょう。 この理論は、世界がどのように機能するかについての私たちの直観的な考えに矛盾する多くの逆説的な影響を予測します。 私たちは、移動速度が光速に近づいたときに観察される影響について話しています。 その中で最も有名なのは、時間の遅れ（時計の動き）の効果です。 観察者に対して相対的に動く時計は、観察者が手に持っている時計よりも遅く進みます。

座標系では、光速に近い速度で移動すると、観察者に対して時間は引き伸ばされ、逆に、物体の長さ（空間範囲）は、この移動方向の軸に沿って圧縮されます。 。 この効果科学者はこれをローレンツ・フィッツジェラルド収縮と呼んでいます。 1889年にイタリアの物理学者ジョージ・フィッツジェラルドによって記述されました。 そして 1892 年にオランダ人のヘンドリック ローレンツがそれを拡張しました。 この効果は、宇宙空間における地球の速度が「エーテル風」を測定することによって決定されるというマイケルソン・モーリー実験によって得られた否定的な結果を説明します。 これらは相対性理論 (特殊) の基本的な仮定です。 アインシュタインは、これらの質量変換を類推によって補足しました。 それによると、物体の速度が光速に近づくと、物体の質量が増加します。 たとえば、速度が秒速 26 万 km、つまり光速の 87% である場合、静止している基準系にいる観測者の視点から見ると、物体の質量は 2 倍になります。

ガソリンスタンドの確認

これらすべての条項は、たとえそれらがどれほど矛盾しているとしても、 常識なぜなら、アインシュタインは多くの実験で直接的かつ完全な確証を見つけたからです。 そのうちの 1 つはミシガン大学の科学者によって実施されました。 この興味深い実験は、物理学における相対性理論を裏付けます。 研究者らは、定期的に大西洋横断飛行を行っている旅客機に超高精度の時計を搭載し、空港に戻ってくるたびに、これらの時計の測定値をコントロールの測定値と照合しました。 飛行機の時計はそのたびに管制時計よりも遅れていくことが判明した。 もちろん、私たちはほんの数秒のほんのわずかな数字についてのみ話していましたが、事実自体は非常に示唆的です。

過去半世紀にわたって、研究者たちは加速器、つまり巨大なハードウェア複合体を使用して素粒子を研究してきました。 その中で、電子または陽子のビーム、つまり荷電したビームは、その速度が光の速度に近づくまで加速されます。 この後、彼らは核標的に向かって発砲します。 これらの実験では、粒子の質量が増加することを考慮する必要があります。そうしないと、実験結果が解釈できなくなります。 この点において、SRT はもはや単なる仮説ではありません。 ニュートンの力学法則とともに応用工学で使用されるツールの1つとなっています。 相対性理論の原理が素晴らしいことを発見した 実用最近では。

SRT とニュートンの法則

ところで、（この科学者の肖像が上に示されています）と言えば、矛盾しているように見える特殊相対性理論は、物体を記述するために使用される場合、実際にはニュートンの法則の方程式をほぼ正確に再現すると言わなければなりません。その運動速度は光の速度よりはるかに低いです。 つまり、特殊相対性理論を適用すれば、ニュートン物理学は全く放棄されない。 逆に、この理論はそれを補完し、拡張します。

光の速度は普遍的な定数である

相対性理論を使用すると、世界構造のこのモデルにおいて、他のものではなく光の速度が非常に重要な役割を果たす理由が理解できます。 この質問は、物理学を学び始めたばかりの人によって尋ねられます。 光の速度は自然科学の法則によってそのように定義されているため、普遍的な定数です (これについてはマクスウェル方程式を研究することでさらに詳しく知ることができます)。 相対性理論により、真空中の光の速度はどの座標系でも同じです。 これは直感に反すると思われるかもしれません。 観察者は、静止光源と移動光源 (移動速度に関係なく) の両方からの光を同時に受け取ることがわかります。 しかし、そうではありません。 光の速度は、その特別な役割により割り当てられています。 中心的な場所特殊相対性理論だけでなく、一般相対性理論も同様です。 彼女についても話しましょう。

一般相対性理論

すでに述べたように、これはすべての参照系に使用されますが、必ずしも相互の移動速度が一定であるとは限りません。 数学的には、この理論は特殊な理論よりもはるかに複雑に見えます。 これは、彼らの出版の間に11年の時間が経過したという事実を説明しています。 一般相対性理論には特殊な場合として特殊が含まれます。 したがって、ニュートンの法則も含まれます。 しかし、一般相対性理論はそれ以前のものよりもはるかに進歩しています。 たとえば、重力を新しい方法で説明します。

四次元

一般相対性理論のおかげで、世界は 4 次元になります。3 つの空間次元に時間が追加されます。 それらはすべて切り離せないものであるため、3 次元の世界で 2 つの物体の間に存在する空間的距離について話す必要はもうありません。 私たちは現在、さまざまなイベント間の空間的・時間的間隔について、互いの空間的距離と時間的距離の両方を組み合わせて話しています。 つまり、相対性理論における時間と空間は、一種の四次元連続体として考えられています。 それは時空として定義できます。 この連続体では、互いに相対的に移動する観察者は、2 つのイベントが同時に発生したか、または一方が他方に先行したかどうかについてさえ、異なる意見を持つことになります。 ただし、因果関係は侵害されません。 言い換えれば、一般相対性理論でも、2 つの事象が同時にではなく異なる順序で発生するような座標系の存在は認められません。

一般相対性理論と万有引力の法則

法令に従って 万有引力ニュートンによれば、宇宙では任意の 2 つの物体の間には相互引力の力が存在します。 地球と太陽の間には相互引力があるため、この位置からの地球は太陽の周りを回転します。 それにもかかわらず、一般相対性理論は、この現象を別の視点から見ることを私たちに強います。 この理論によれば、重力は時空の「湾曲」（変形）の結果であり、質量の影響下で観察されます。 物体 (この例では太陽) が重ければ重いほど、その下で時空がより「曲がります」。 したがって、その重力場はより強力です。

相対性理論の本質をよりよく理解するために、比較に目を向けてみましょう。 一般相対性理論によれば、地球は、太陽が「時空を突き抜ける」結果として作られた漏斗の円錐の周りを転がる小さな球のように、太陽の周りを回転します。 そして、私たちが重力について考え慣れているものは、ニュートンの理解では、実際にはこの曲率が外部に現れたものであり、力ではありません。 現在まで、重力現象について一般相対性理論で提案された説明よりも優れた説明は見つかっていません。

GTRの確認方法

一般相対性理論は、実験室条件での結果が万有引力の法則にほぼ一致するため、検証するのが容易ではないことに注意してください。 しかし、科学者たちは依然として多くの重要な実験を行っています。 彼らの結果により、アインシュタインの理論が確認されたと結論付けることができます。 さらに、一般相対性理論は、宇宙で観察されるさまざまな現象の説明に役立ちます。 これらは、たとえば、水星の静止軌道からのわずかなずれです。 ニュートン古典力学の観点からは、それらは説明できません。 これは、遠くの星から来る電磁放射が太陽に近づくときに曲がる理由でもあります。

一般相対性理論によって予測される結果は、実際には、超強力な重力場が存在する場合にのみ、ニュートンの法則によって得られる結果 (彼の肖像は上に示されています) と大きく異なります。 したがって、一般相対性理論を完全に検証するには、巨大な質量の物体またはブラックホールの非常に正確な測定が必要です。なぜなら、それらには私たちの通常の概念が適用できないからです。 したがって、この理論をテストするための実験方法の開発は、現代の実験物理学の主要なタスクの 1 つです。

多くの科学者、さらには科学とは縁遠い人々の心は、アインシュタインが生み出した相対性理論に夢中になっています。 それが何であるかを簡単に説明しました。 この理論は私たちの世界に対する常識を覆すものであり、だからこそ今でも世界への関心は薄れていません。

相対性理論は、20 世紀初頭にアルバート アインシュタインによって導入されました。 その本質とは何でしょうか？ 要点を考慮して TOE を明確な言葉で説明しましょう。

相対性理論は、20世紀の物理学の矛盾と矛盾を実質的に排除し、時空の構造の考え方に根本的な変化を強い、そして数多くの実験と研究で実験的に確認されました。

このように、TOE は現代のすべての基本的な物理理論の基礎を形成しました。 実際、これは現代物理学の母です。

まず、相対性理論には 2 つあることに注意してください。

• 特殊相対性理論 (SRT) – を考慮します 物理的プロセス均一に動く物体の中で。
• 一般相対性理論 (GTR) - 加速する物体を記述し、重力や存在などの現象の起源を説明します。

STR が以前に登場し、本質的に GTR の一部であることは明らかです。 まずは彼女について話しましょう。

STOを簡単に言うと

この理論は相対性理論に基づいており、これによれば、静止している物体と一定の速度で移動する物体に関しては、自然法則はすべて同じです。 そして、このような一見単​​純な考えから、光の速度（真空中では 300,000 m/s）はすべての物体で同じであることがわかります。

たとえば、遠い未来から高速で飛行できる宇宙船が与えられたと想像してください。 船首にはレーザー砲が設置されており、前方に光子を発射することができる。

船と比較すると、そのような粒子は光の速度で飛行しますが、静止した観測者と比較すると、両方の速度が合計されるため、より速く飛行するはずであるように見えます。

しかし、実際にはそんなことは起こりません！ 外部の観測者は、あたかも宇宙船の速度が加わっていないかのように、光子が 300,000 m/s で移動するのを観察します。

覚えておく必要があるのは、どの物体に対しても、どんなに速く動いても、光の速度は一定の値であるということです。

これから、時間の遅延、縦方向の収縮、体重の速度への依存性などの驚くべき結論が得られます。 特殊相対性理論の最も興味深い結果について詳しくは、以下のリンクの記事をご覧ください。

一般相対性理論(GR)の本質

これをよりよく理解するには、2 つの事実を再度組み合わせる必要があります。

• 私たちは四次元空間に住んでいます

空間と時間は、「時空連続体」と呼ばれる同じ実体の現れです。 これは、座標軸 x、y、z、t を持つ 4 次元の時空です。

私たち人間は4次元を平等に認識することができません。 本質的に、私たちは実際の 4 次元の物体が空間と時間に投影されたものを見ているだけです。

興味深いことに、相対性理論では、物体が動くと変化するとは述べられていません。 4 次元のオブジェクトは常に変化しませんが、相対的な移動により投影が変化することがあります。 そして私たちはこれを時間の減速、サイズの縮小などとして認識します。

• すべての物体は一定の速度で落下し、加速しません

怖い話をしましょう 思考実験。 あなたが閉じられたエレベーターに乗っていて、無重力状態にあると想像してください。

この状況は 2 つの理由でのみ発生します。1 つは宇宙にいるか、地球の重力の影響でキャビンごと自由落下しているかのどちらかです。

ブースの外を見ないと、これら 2 つのケースを区別することはまったく不可能です。 ある場合には均一に飛行し、別の場合には加速して飛行するというだけです。 推測する必要があります。

おそらくアルバート・アインシュタイン自身が想像上のエレベーターについて考えていたとき、彼は 1 つの驚くべき考えを持っていました。これら 2 つの場合を区別できない場合、重力による落下もまた均一な動きであるということです。 4 次元時空では動きは単純に均一ですが、（たとえば）巨大な物体の存在下では動きは湾曲し、均一な動きは加速された動きの形で通常の 3 次元空間に投影されます。

完全に正しいわけではありませんが、2 次元空間の曲率の別の単純な例を見てみましょう。

巨大な天体があれば、その下にある種の形状の漏斗が形成されると想像できます。 そうなると、通り過ぎていく他の天体は直線運動を続けることができなくなり、湾曲した空間の曲がりに応じて軌道を変えることになります。

ちなみに、体にエネルギーがあまりない場合、その動きは閉じていることが判明する可能性があります。

移動する物体の観点から見ると、回転させるものは何も感じないため、直線的に移動し続けることに注意してください。 彼らは曲がった空間にたどり着き、気づかないうちに非直線的な軌道をたどることになります。

時間を含めて 4 つの次元が歪んでいるため、このアナロジーは注意して扱う必要があることに注意してください。

したがって、 一般理論相対性理論では、重力はまったく力ではなく、時空の湾曲の結果にすぎません。 の上 この瞬間この理論は重力の起源の実用版であり、実験とよく一致しています。

一般相対性理論の驚くべき結果

巨大な天体の近くを飛行すると、光線が曲がることがあります。 実際、宇宙では他の物体の背後に「隠れている」遠方の物体が発見されていますが、光線はそれらの周りで曲がり、そのおかげで光は私たちに届きます。

一般相対性理論によれば、重力が強いほど時間の経過は遅くなります。 GPS と GLONASS を運用する際には、この事実を考慮する必要があります。GPS と GLONASS の衛星には、地球上よりもわずかに速く刻む最も正確な原子時計が装備されているためです。 この事実を考慮しない場合、1 日以内に座標誤差は 10 km になります。

アルバート アインシュタインのおかげで、近くの図書館や店の場所がわかるようになりました。

そして最後に、一般相対性理論は、重力が非常に強いため、時間が近くで止まってしまうブラックホールの存在を予測しています。 したがって、ブラックホールに落ちた光はそこから出る（反射する）ことができません。

ブラックホールの中心では、巨大な重力圧縮により、無限に高密度の物体が形成されますが、これは存在できないようです。

したがって、一般相対性理論は、 とは対照的に、非常に矛盾した結論につながる可能性があり、それが、大多数の物理学者がそれを完全には受け入れず、代替案を探し続けた理由です。

しかし、彼女は多くのことをうまく予測することに成功しました。たとえば、最近のセンセーショナルな発見は相対性理論を裏付け、舌を伸ばした偉大な科学者を再び思い出させました。 科学が好きなら、ウィキサイエンスを読んでください。

100年前の1915年、スイスの若い科学者は、当時すでに物理学で革命的な発見をしていたが、重力について根本的に新しい理解を提案した。

1915 年、アインシュタインは、重力が時空の基本的な性質であることを特徴付ける一般相対性理論を発表しました。 彼は、時空の曲率が物質のエネルギーと運動、およびその中に存在する放射線に及ぼす影響を説明する一連の方程式を提示しました。

100 年後、一般相対性理論 (GTR) は、 現代科学、彼女は科学者が彼女を攻撃したすべてのテストに合格しました。

しかし最近まで、理論の安定性をテストするために極端な条件下で実験を行うことは不可能でした。

相対性理論が 100 年後にどれほど強力であることが証明されたかは驚くべきことです。 私たちはアインシュタインが書いたものを今でも使用しています。

クリフォード・ウィル、理論物理学者、フロリダ大学

科学者は現在、一般相対性理論を超えた物理学を探索する技術を持っています。

重力の新たな視点

一般相対性理論は、重力を（ニュートン物理学で見られるような）力としてではなく、物体の質量による時空の湾曲として説明します。 地球が太陽の周りを回っているのは、星が地球を引き寄せているからではなく、太陽が時空を変形させているからです。 伸ばしたブランケットの上に重いボウリングのボールを置くと、ブランケットの形状が変化します。重力は空間にも同様に影響を与えます。

アインシュタインの理論は、いくつかのクレイジーな発見を予言しました。 たとえば、光さえも内部から逃げることができないほど時空を曲げるブラックホールが存在する可能性があります。 この理論に基づいて、宇宙が膨張し加速しているという今日一般に受け入れられている意見の証拠が見つかりました。

一般相対性理論は数多くの観測によって確認されています。 アインシュタイン自身は、一般相対性理論を使用して、ニュートンの法則ではその運動を説明できない水星の軌道を計算しました。 アインシュタインは、光を曲げるほど巨大な物体の存在を予測しました。 これは、天文学者がよく遭遇する重力レンズ現象です。 たとえば、系外惑星の探索は、惑星が周回する星の重力場によって曲げられる放射線の微妙な変化の影響に依存しています。

アインシュタインの理論を検証する

地球上で行われた実験や太陽系惑星の観測によって示されているように、一般相対性理論は通常の重力に対してうまく機能します。 しかし、物理学の境界にある宇宙の非常に強い場の条件下でテストされたことはありません。

このような条件下で理論をテストする最も有望な方法は、重力波と呼ばれる時空の変化を観察することです。 それらは、ブラックホールなどの2つの巨大な天体、または特に高密度の物体である中性子星の合体という大きな出来事の結果として現れます。

この規模の宇宙花火大会は、時空の最小の波紋しか反映しないでしょう。 たとえば、銀河系のどこかで 2 つのブラックホールが衝突して合体した場合、重力波によって地球上で 1 メートル離れた物体間の距離が原子核の直径の 1,000 分の 1 まで伸縮する可能性があります。

このような出来事による時空の変化を記録できる実験が登場した。

今後 2 年以内に重力波が検出される可能性は十分にあります。

クリフォード・ウィル

ワシントン州リッチランドとルイジアナ州リビングストン近郊に天文台を持つレーザー干渉計重力波天文台 (LIGO) は、レーザーを使用してデュアル L 字型検出器で微小な歪みを検出します。 時空の波紋が検出器を通過すると、空間が伸縮し、検出器の寸法が変化します。 そしてLIGOはそれらを測定することができます。

LIGOは2002年に一連の打ち上げを開始したが、成果は得られなかった。 2010 年に改良が行われ、組織の後継である Advanced LIGO が今年も稼働する予定です。 計画されている実験の多くは重力波の探索を目的としている。

相対性理論をテストするもう 1 つの方法は、重力波の性質を調べることです。 たとえば、偏光ガラスを通過する光のように、偏光させることができます。 相対性理論はそのような効果の特徴を予測しており、計算からの逸脱は理論を疑う理由となる可能性があります。

統一理論

クリフォード・ウィルは、重力波の発見はアインシュタインの理論を強化するだけだと信じています。

一般相対性理論が正しいことを確かめるために、私たちはその証拠を探し続けなければならないと思います。

そもそもなぜこのような実験が必要なのでしょうか?

現代物理学の最も重要かつとらえどころのない課題の 1 つは、アインシュタインの研究、つまり大宇宙の科学と、最小の物体の現実である量子力学を結び付ける理論の探索です。

量子重力というこの分野の進歩には、一般相対性理論の変更が必要になる可能性があります。 量子重力実験には多大なエネルギーが必要となり、実行が不可能になる可能性がある。 「しかし、誰にもわかりません」とウィルは言います。「量子宇宙には、重要ではないが検索可能な効果があるかもしれません。」

アルバート・アインシュタインは一瞬にしてひらめいたと言われています。 伝えられるところによると、その科学者はベルン（スイス）で路面電車に乗っていて、街の時計を見て、路面電車が今光の速さまで加速したら、彼の認識ではこの時計は止まり、時間がなくなることに突然気づきました。 これにより、彼は相対性理論の中心的な公準の 1 つを定式化することになりました。それは、観察者が異なれば、距離や時間などの基本的な量を含め、現実を異なる方法で認識するというものです。

科学的に言えば、その日、アインシュタインは、物理的な出来事や現象の記述は次の要素に依存することに気づきました。 参照システム、そこに観測者がいます。 たとえば、路面電車の乗客が眼鏡を落とした場合、眼鏡は垂直に下に落ちますが、路上に立っている歩行者の場合は、眼鏡が落ちている間に路面電車が移動しているため、眼鏡は放物線を描いて落ちます。 誰もが独自の基準フレームを持っています。

しかし、ある参照枠から別の参照枠に移動すると、出来事の記述は変化しますが、変わらない普遍的なものもあります。 眼鏡の落下を説明する代わりに、眼鏡を落下させる自然法則について質問すると、その答えは静止座標系の観察者でも移動座標系の観察者でも同じになります。システム。 分散移動の法則は、路上でも路面電車でも同様に適用されます。 言い換えれば、出来事の記述は観察者に依存しますが、自然法則は観察者に依存しません。つまり、科学用語でよく言われるように、自然法則は観察者に依存しません。 不変。これがすべてです 相対性原理.

他の仮説と同様に、相対性理論は実際の自然現象と関連付けることによってテストする必要がありました。 アインシュタインは相対性原理から 2 つの別々の (関連しているとはいえ) 理論を導き出しました。 特殊または特定の相対性理論これは、自然法則は一定の速度で移動するすべての基準系で同じであるという立場から来ています。 一般相対性理論この原理を、加速度を伴って移動する座標系を含むあらゆる座標系に拡張します。 特殊相対性理論は 1905 年に発表され、より数学的に複雑な一般相対性理論は 1916 年までにアインシュタインによって完成されました。

特殊相対性理論

光速に近い速度で移動するときに起こる逆説的で直観に反する効果のほとんどは、特殊相対性理論によって予測されます。 それらの中で最も有名なのは、時計を遅くする効果、または 時間遅延効果。観察者に対して相対的に動く時計は、観察者の手の中にある全く同じ時計よりも遅く進みます。

観測者に対して光速に近い速度で移動する座標系の時間は引き伸ばされ、移動方向の軸に沿った物体の空間範囲 (長さ) は逆に圧縮されます。 として知られるこの効果 ローレンツ・フィッツジェラルド収縮, 1889年にアイルランドの物理学者ジョージ・フィッツジェラルド(1851-1901)によって記述され、1892年にオランダ人のヘンドリック・ローレンツ(1853-1928)によって拡張されました。 ローレンツ・フィッツジェラルド還元は、「エーテル風」を測定することによって宇宙空間における地球の運動の速度を決定するマイケルソン・モーリー実験がなぜ否定的な結果をもたらしたかを説明します。 アインシュタインは後にこれらの方程式を特殊相対性理論に組み込み、同様の質量変換式で補足しました。これによると、物体の速度が光速に近づくと物体の質量も増加します。 したがって、速度 260,000 km/s (光速の 87%) では、静止している基準系に位置する観察者の視点から見た物体の質量は 2 倍になります。

アインシュタインの時代以来、これらすべての予測は、どれだけ常識に反しているように見えても、完全かつ直接的な実験による裏付けが得られています。 最も明らかな実験の 1 つでは、ミシガン大学の科学者らが大西洋横断定期便を運航する旅客機に超高精度の原子時計を搭載し、母国の空港に戻るたびにその測定値を制御時計と比較しました。 飛行機の時計は徐々に管制時計よりも遅れることが判明しました（いわば、何分の一秒かについて話しているとき）。 過去半世紀にわたり、科学者たちは加速器と呼ばれる巨大なハードウェア複合体を使用して素粒子を研究してきました。 それらには、有料のバンドルが含まれています 亜原子粒子（陽子や電子など）光速に近い速度まで加速され、さまざまな核標的に向けて発射されます。 加速器でのこのような実験では、加速された粒子の質量の増加を考慮する必要があります。そうしないと、実験の結果は合理的な解釈に役立ちません。 そしてこの意味で、特殊相対性理論は長い間仮説理論のカテゴリーから応用工学ツールの分野に移行しており、そこではニュートンの力学法則と同等に使用されています。

ニュートンの法則に戻ると、特殊相対性理論は、表面的には古典ニュートン力学の法則に矛盾しているにもかかわらず、実際にはすべてをほぼ正確に再現していることに特に注目したいと思います。 常方程式ニュートンの法則は、光速よりも大幅に遅い速度で移動する物体を記述するために適用される場合に適用されます。 つまり、特殊相対性理論はニュートン物理学を打ち消すものではなく、それを拡張し補完するものである。

相対性理論は、世界構造のこのモデルにおいてなぜ他のものではなく光の速度がそれほど重要な役割を果たすのかを理解するのにも役立ちます。これは、この世界の構造に初めて出会った多くの人が抱く疑問です。相対性理論。 光の速度は自然科学の法則によって決まるため、際立って普遍定数として特別な役割を果たします。 相対性理論により、真空中の光の速度は cどの参照系でも同じです。 これは常識に反するように思われます。なぜなら、動いている光源 (どんなに速く動いていても) と静止した光源からの光が同時に観察者に届くからです。 しかし、これは真実です。

自然法則における光の速度は特別な役割を果たしているため、一般相対性理論の中心的な位置を占めています。

一般相対性理論

一般相対性理論は、すべての基準系 (相互に一定の速度で移動する基準系だけでなく) に適用され、数学的には特殊な相対性理論よりもはるかに複雑に見えます (これが、論文の発表までの 11 年のギャップを説明しています)。 これには、特殊な場合として、特殊相対性理論 (したがってニュートンの法則) が含まれます。 同時に、一般相対性理論は、これまでの理論よりもさらに進化しています。 特に、重力についての新しい解釈を与えます。

一般相対性理論は世界を 4 次元にします。3 つの空間次元に時間が追加されます。 4 つの次元はすべて分離できないため、私たちはもはや 3 次元の世界の場合のように 2 つの物体間の空間的距離について話しているのではなく、互いの距離を組み合わせたイベント間の時空間隔について話しているのです。時間的にも空間的にも。 つまり、空間と時間は 4 次元の時空連続体、または単純に、 時空。 この連続体では、互いに相対的に移動する観察者の間で、2 つのイベントが同時に発生したのか、それとも一方が他方に先行して発生したのかについて意見が一致しない場合もあります。 私たちの貧しい頭脳にとって幸いなことに、因果関係に違反するという点には至りません。つまり、一般相対性理論ですら、2 つの出来事が同時に発生せず、異なる方向で発生する座標系の存在は認められません。シーケンス。

ニュートンの万有引力の法則は、宇宙の任意の 2 つの物体の間には相互に引付ける力が存在することを示しています。 この観点から見ると、地球と地球の間には相互引力が働くため、地球は太陽の周りを回転します。 しかし、一般相対性理論では、この現象を別の見方をする必要があります。 この理論によれば、重力は、質量の影響下での時空の弾性構造の変形（「湾曲」）の結果です（太陽などの物体が重ければ重いほど、時空はより多く「曲がります」）それに応じて、その重力場も強くなります)。 しっかりと張られたキャンバス (トランポリンの一種) の上に巨大なボールが置かれているところを想像してください。 ボールの重みでキャンバスが変形し、周囲に漏斗状の凹みができます。 一般相対性理論によれば、地球は、重い球である太陽によって時空が「押し出された」結果として形成された漏斗の円錐の周りを転がるように発射された小さな球のように、太陽の周りを公転します。 そして、私たちにとって重力のように見えるものは、実際には、本質的に時空の曲率が純粋に外部に現れたものであり、ニュートンの理解における力ではまったくありません。 現在までのところ、一般相対性理論以上に重力の性質を説明できるものはありません。

通常の実験室条件下では、その結果はニュートンの重力の法則が予測するものとほぼ正確に同じであるため、一般相対性理論のテストは困難です。 それにもかかわらず、いくつかの重要な実験が実行され、その結果により理論が確認されたと考えることができます。 さらに、一般相対性理論は、古典的なニュートン力学の観点からは説明できない水星の静止軌道からのわずかなずれや水星の曲率など、宇宙で観察される現象の説明に役立ちます。 電磁放射太陽に接近して通過する遠方の星々。

実際、一般相対性理論によって予測された結果は、超強力な重力場の存在下でのみニュートンの法則によって予測された結果とは著しく異なります。 これは、一般相対性理論を完全にテストするには、非常に重い天体かブラックホールの超精密測定が必要であることを意味しますが、これには私たちの通常の直観的なアイデアはまったく適用できません。 したがって、相対性理論をテストするための新しい実験方法の開発は依然として重要な課題の 1 つです。 最も重要なタスク実験物理学。

GTO と RTG: いくつかのアクセント

1. 数え切れないほどの書籍、単行本、教科書、一般的な科学出版物、およびさまざまな種類の記事の中で、読者は一般相対性理論 (GTR) への言及が今世紀の最も偉大な成果の 1 つであると考えることに慣れています。理論は、現代の物理学と天文学の不可欠なツールです。 一方、A.A.ログノフの記事から、彼らは彼の意見ではGTRは放棄されるべきであり、それは悪いものであり、一貫性がなく、矛盾していることを学びます。 したがって、GTR は他の理論、具体的には A. A. Logunov とその共同研究者によって構築された相対論的重力理論 (RTG) に置き換える必要があります。

70年以上存在し研究されてきたGTRの評価を多くの人が誤っており、A.A.ログノフ率いる少数の人だけがGTRを破棄する必要があると本当に理解している場合、そのような状況は起こり得るのでしょうか? おそらくほとんどの読者は、「そんなことは不可能だ」という答えを期待しているでしょう。 実際、私はまったく逆の答えしかできません。私たちは宗教についてではなく科学について話しているので、「これ」は原理的に可能です。

さまざまな宗教や信条の創始者や預言者は、独自の「聖典」を作成し、作成しており、その内容は究極の真実であると宣言されています。 もし誰かが疑うなら、その人にとってはさらに悪いことに、その人は異端者となり、その後の結果、しばしば血なまぐさい結果さえも伴います。 何も考えずに、教会指導者の一人のよく知られた定型文に従って、「信じます、それはばかげているからです」と信じるほうがよいでしょう。 科学的世界観は根本的に反対です。科学的世界観は、何事も当然と思わないことを要求し、すべてを疑うことを許し、定説を認めません。 新しい事実や考察の影響下では、視点を変えたり、不完全な理論をより完璧な理論に置き換えたり、あるいは、何らかの方法で古い理論を一般化したりすることが可能であるだけでなく、正当化される場合には必要でもあります。 個人に関しても同様の状況です。 宗教教義の創始者は無謬であると考えられており、例えばカトリック教徒の間では、存命の人物、つまり「君臨する」教皇さえも無謬であると宣言されています。 科学では、間違いのない人々は存在しません。 物理学者（明確にするために物理学者についてお話します）が、自分たちの職業の偉大な代表者、特にアイザック・ニュートンやアルバート・アインシュタインのような巨人に対して抱く多大な、時には例外的な敬意は、聖人の列聖とは何の関係もありません。神格化。 そして、偉大な物理学者も人間であり、人間は誰しも弱点を持っています。 私たちがここでのみ興味を持っている科学について話す場合、偉大な物理学者が常にすべてにおいて正しかったわけではありません。彼らへの敬意と彼らの長所の認識は、無謬性ではなく、彼らが驚くべき成果で科学を豊かにすることができたという事実に基づいています。 、同時代人よりも遠く、より深く見るために。

2. 次に、基本的な物理理論の要件について詳しく説明する必要があります。 第一に、そのような理論はその適用可能性の分野で完全でなければなりません。あるいは、簡潔に言いますが、一貫性がなければなりません。 第二に、 物理理論物理的現実に対して適切であるか、もっと単純に言えば、実験や観察と一致していなければなりません。 他の要件としては、主に数学の法則と規則の遵守が挙げられますが、これはすべて暗黙の了解です。

古典的な非相対論的力学の例、つまり、ある「点」粒子の動きという原理的に最も単純な問題に適用されるニュートン力学の例を使って、これまで述べてきたことを説明しましょう。 知られているように、天力学の問題におけるそのような粒子の役割は、惑星全体またはその衛星によって果たされる可能性があります。 今すぐにしましょう t0粒子は点にあります あ座標付き xiA(t0) 速度 v を持っています iA(t0） （ここ 私= l, 2, 3、空間内の点の位置は 3 つの座標によって特徴付けられ、速度はベクトルであるため)。 次に、粒子に作用するすべての力がわかっていれば、力学の法則により位置を決定することができます。 Bと粒子速度 v 私その後いつでも tつまり、明確に定義された値を見つけます。 xiB(t) と v iB(t）。 使用された力学の法則が明確な答えを与えず、たとえば、この例では、現時点で粒子が tどちらかの点に配置できます B、またはまったく異なる時点で C? このような古典的 (非量子) 理論が不完全であるか、前述の用語で言えば矛盾していることは明らかです。 補足して曖昧さをなくすか、完全に破棄する必要があります。 述べたように、ニュートンの力学は一貫しています。ニュートンの力学は、その能力と適用範囲内の質問に対して明確で明確な答えを与えます。 ニュートン力学は、2 番目に述べた要件、つまりそれに基づいて得られる結果 (特に座標値) も満たします。 x i(t) と速度 v 私 (t)) 観察および実験と一致しています。 だからこそ、当分の間、すべての天体力学、つまり惑星とその衛星の動きの記述は、完全にニュートン力学に基づいており、完全な成功を収めたのです。

3. しかし、1859 年に、ル ベリエは、太陽に最も近い惑星、水星の動きが、ニュートン力学によって予測されたものとは多少異なることを発見しました。 具体的には、近日点（惑星の楕円軌道の中で太陽に最も近い点）が、1世紀あたり43秒角の角速度で回転していることが判明した。これは、他の惑星や惑星からの既知の擾乱をすべて考慮した場合に予想されるものとは異なる。彼らの衛星。 さらに以前、ル・ベリエとアダムズは、当時知られていた太陽から最も遠い惑星である天王星の動きを分析した際に、本質的に同様の状況に遭遇した。 そして彼らは、計算と観測の間の不一致の説明を発見し、天王星の運動が海王星と呼ばれるさらに遠い惑星の影響を受けていることを示唆しました。 1846 年に、海王星がその予測された位置で実際に発見され、この出来事はニュートン力学の勝利と当然考えられています。 当然のことながら、ル・ベリエは、水星の動きにおける言及された異常を、まだ未知の惑星の存在によって説明しようとしました - この場合、ある惑星バルカンが太陽にさらに近づいています。 しかし、二度目の「トリックは失敗」しました - バルカンは存在しません。 その後、彼らはニュートンの万有引力の法則を変更しようとし始めました。それによると、太陽-惑星系に適用されるとき、重力は法則に従って変化します。

ここで、ε は小さな値です。 ちなみに、現代でも同様の手法が（成功はしていないものの）天文学のいくつかの不明瞭な問題を説明するために使用されています（私たちは隠れ質量の問題について話しています。たとえば、引用されている著者の著書「物理学と天体物理学について」を参照してください）以下、148ページ）。 しかし、仮説が理論に発展するには、いくつかの原理に基づいてパラメータ ε の値を示し、一貫した理論スキームを構築する必要があります。 誰も成功せず、水星の近日点の回転の問題は 1915 年まで未解決のままでした。 第一次世界大戦のさなか、物理学や天文学の抽象的な問題に興味を持つ人がほとんどいなかったとき、アインシュタインは（約 8 年間の熱心な努力の末に）一般相対性理論の創造を完了しました。 GTR の基礎を構築する最後の段階は、1915 年 11 月に報告および執筆された 3 つの短い記事で取り上げられました。 11月11日に報告されたその2番目では、アインシュタインは一般相対性理論に基づいて、ニュートンの近日点と比較して水星の近日点の追加の回転を計算し、それは等しいことが判明した（惑星の1回転あたりのラジアン単位）太陽）

そして c= 3・10 10 cm s –1 – 光の速度。 最後の式(1)に移る際にはケプラーの第3法則を使用しました。

ある 3 =	GM ☼	T 2
	4π2

どこ T– 惑星の革命の時期。 現在知られているすべての量の最良の値を式 (1) に代入し、1 回転あたりのラジアンから 1 世紀あたりの秒角 (記号 '') での回転への基本的な変換を行うと、Ψ = 42 という値が得られます。 ''.98/世紀。 観測結果はこの結果と一致しており、現在達成されている精度は約 ± 0 インチ.1 / 世紀です (アインシュタインは最初の研究で精度の低いデータを使用しましたが、誤差の範囲内で理論と観測が完全に一致しました)。 式 (1) は、まずその単純さを明確にするために上に与えられていますが、これは一般相対性理論の多くの場合を含む、数学的に複雑な物理理論には非常に頻繁に存在しません。 第二に、これが重要なことですが、(1) から、近日点の回転は、新たな未知の定数やパラメーターを必要とせずに、一般相対性理論に従うことが明らかです。 したがって、アインシュタインによって得られた結果は、一般相対性理論の真の勝利となりました。

私が知っているアインシュタインの最高の伝記では、水星の近日点の回転の説明は「アインシュタインの科学人生全体、そしておそらく彼の生涯の中で最も強力な感情的な出来事」であったという意見が表明され、正当化されています。 そうでした " 最高の時間» アインシュタイン。 しかし、それは自分自身のためだけです。 GR 自体にとっても (戦争について言及するだけで十分です)、この理論とその作成者が世界の舞台に登場するためのさまざまな理由から、「最高の時」は 4 年後の 1919 年に起こったもう一つの出来事でした。事実は次のとおりです。式 (1) が得られたのと同じ研究で、アインシュタインは重要な予測を立てました。太陽の近くを通過する光線は曲がるはずで、その偏差は次のようになります。

α = 4GM ☼ = 1インチ.75 r ☼ , c 2 r r

(2)

どこ r光線と太陽の中心の間の最も近い距離、そして r☼ = 6.96·10 10 cm – 太陽の半径 (より正確には、太陽の光球の半径)。 したがって、観察できる最大偏差は 1.75 秒角です。 そのような角度がどれほど小さいとしても（およそこの角度で成人は200 kmの距離から見えます）、太陽の近くの空の星を撮影することによる光学的方法によって、その時点ですでに測定できました。 これらの観測は、1919 年 5 月 29 日の皆既日食中に 2 人の英国探検隊によって行われました。 太陽の領域における光線の偏向の影響は確実に確立されており、式 (2) と一致していますが、影響が小さいため測定の精度は低かったです。 ただし、(2) の半分の偏差、つまり 0''.87 は除外しました。 後者は非常に重要です。偏差は 0''.87 ( r = r☼) はすでにニュートンの理論から得られています (重力場における光の偏向の可能性そのものがニュートンによって注目され、式 (2) による偏向角の半分の式が 1801 年に得られました。もう 1 つはこの予言は忘れられ、アインシュタインはそれを知らなかったということです）。 1919 年 11 月 6 日、遠征の結果はロンドンで開催された王立協会と王立天文学協会の合同会議で報告されました。 彼らがどれほどの印象を残したのかは、議長のJ・J・トムソンがこの会議で次のように述べたことから明らかだ。 」

これまで見てきたように、太陽系における一般相対性理論の影響は非常に小さいです。 これは、太陽（惑星は言うまでもなく）の重力場が弱いという事実によって説明されます。 後者は、太陽のニュートン重力ポテンシャルを意味します。

ここで、学校の物理学の授業で得られた結果を思い出してみましょう。惑星の円軌道 |φ ☼ | = v 2、ここで v は惑星の速度です。 したがって、重力場の弱さは、より視覚的なパラメータ v 2 / によって特徴付けることができます。 c 2、これまで見てきたように、太陽系の場合、これは 2.12・10 – 6 の値を超えません。 地球軌道では、v = 3 10 6 cm s – 1 および v 2 / c 2 = 10 – 8、地球の近くの衛星の場合、v ~ 8 10 5 cm s – 1 および v 2 / c 2～7・10～10。 したがって、現在達成されている精度 0.1%、つまり測定値 (太陽の領域における光線の偏向など) の 10 – 3 を超えない誤差でさえ、一般相対性理論の前述の効果をテストすることができます。一般相対性理論を次数の精度で包括的にテストすることはまだ可能ではありません

私たちは、たとえば、太陽系内の光線の偏向を必要な精度で測定することを夢見ることしかできません。 ただし、関連する実験のプロジェクトはすでに議論されています。 上記に関連して、物理学者らは、一般相対性理論は主に弱い重力場に対してのみテストされてきたと述べている。 しかし、私たち（いずれにせよ、私）は、どういうわけか、長い間、1つの重要な状況にさえ気づきませんでした。 宇宙航行が急速に発展し始めたのは、1957 年 10 月 4 日に最初の地球衛星が打ち上げられた後のことでした。 火星や金星への着陸計器の場合、フォボスの近くを飛行する場合など、一般相対性理論の影響が非常に大きい場合には、メートル単位の精度での計算が必要になります（地球からの距離が1,000億メートル程度）。 そのため、現在では一般相対性理論を有機的に考慮した計算スキームに基づいて計算が行われています。 数年前、宇宙航行の専門家である講演者の一人が、一般相対性理論のテストの精度に関する私の質問さえ理解できなかったことを覚えています。 彼はこう答えました。「私たちは工学的な計算で一般相対性理論を考慮しています。それ以外の方法で作業することはできません。すべてが正しく結果が得られます。これ以上何を望むでしょうか？」 もちろん、多くのことを望むことはできますが、GTR はもはや抽象理論ではなく、「工学計算」に使用されることを忘れてはなりません。

4. 上記すべてを考慮すると、GTR に対する A.A. ログノフの批判は特に驚くべきことのように思えます。 しかし、この記事の冒頭で述べたことによれば、分析なしにこの批判を無視することは不可能です。 さらに、詳細な分析がなければ、A.A. Logunov によって提案された RTG、つまり相対論的重力理論について判断することは不可能です。

残念ながら、一般的な科学出版物のページでそのような分析を実行することは完全に不可能です。 実際、A.A.ログノフは彼の記事の中で、自分の立場について宣言し、コメントしているだけです。 ここでも他に何もできません。

したがって、GTR は一貫した物理理論であると信じています。GTR は、その適用範囲において許容されるすべての正しく明確に提示された質問に対して、明確な答えを与えます (後者は、特に信号の遅延時間に当てはまります)惑星を見つけるとき)。 一般相対性理論や数学的または論理的な性質の欠陥の影響を受けません。 ただし、代名詞「私たち」を使用する場合は、上記の意味を明確にする必要があります。 「私たち」とは、もちろん私自身ですが、私が一般相対性理論について、そして場合によっては A.A. ログノフによるその批判について議論しなければならなかったソ連および外国の物理学者全員でもあります。 偉大なガリレオは 4 世紀前にこう言いました。科学の問題では、1 人の意見のほうが 1,000 人の意見より価値があります。 つまり、科学論争は多数決で決まるわけではないのです。 しかしその一方で、一般的に言えば、多くの物理学者の意見の方が、一人の物理学者の意見よりもはるかに説得力があり、より良く言えば信頼でき、重みがあることは明らかです。 したがって、ここでは「私」から「私たち」への移行が重要です。

さらにいくつかのコメントをすることが有益かつ適切であることを願っています。

なぜ A.A. ログノフは GTR をあまり好きではないのですか? その主な理由は、一般相対性理論には、電気力学でよく知られている形式のエネルギーと運動量の概念が存在せず、彼の言葉を借りれば、「重力場をファラデー・マクスウェル型の古典的な場として表すこと」が拒否されているためです。 、明確に定義されたエネルギー運動量密度を持っています。」 はい、後者はある意味では真実ですが、それは次の事実によって説明されます。「リーマン幾何学では、一般的な場合、シフトと回転に関して必要な対称性はありません。つまり...群が存在しません」時空の動きのこと。」 一般相対性理論による時空の幾何学はリーマン幾何学です。 これが、特に光線が太陽の近くを通過するときに直線から外れる理由です。

前世紀の数学の最大の成果の 1 つは、ロバチェフスキー、ボリャイ、ガウス、リーマンとその追随者による非ユークリッド幾何学の創造と発展でした。 そこで疑問が生じました。私たちが住んでいる物理的な時空の幾何学構造は実際にはどのようなものなのでしょうか? 前述したように、GTR によれば、この幾何学は非ユークリッド、リーマン幾何学であり、ミンコフスキーの擬似ユークリッド幾何学ではありません (この幾何学については A. A. Logunov の記事で詳しく説明されています)。 このミンコフスキー幾何学は、特殊相対性理論 (STR) の産物であり、ニュートンの絶対時間と絶対空間を置き換えたと言えるでしょう。 1905 年に SRT が創設される直前に、彼らは後者を動かないローレンツ エーテルと同一視しようとしました。 しかし、ローレンツエーテルは完全に動かない機械媒体であり、この媒体の存在に注目しようとするすべての試みが失敗したため放棄されました（マイケルソンの実験や他のいくつかの実験のことです）。 A. A. ログノフが基本的なものとして受け入れている、物理的時空は必然的に正確にミンコフスキー空間であるという仮説は、非常に広範囲に及びます。 これはある意味、絶対空間と機械的エーテルに関する仮説に似ており、私たちにはそう思われるように、観察や実験に基づく何らかの議論がそれを支持するものであることが示されるまでは、完全に根拠のないままであり続けるでしょう。 そして、そのような議論は、少なくとも現時点ではまったく存在しません。 電気力学との類似性や、前世紀の注目すべき物理学者であるファラデーとマクスウェルの理想への言及は、この点に関しては何の説得力もありません。

5. 電磁場、したがって電気力学と重力場 (GR はまさにそのような場の理論です) の違いについて話す場合、次の点に注意する必要があります。 基準系を選択することにより、たとえ局所的 (狭い領域内) であっても電磁場全体を破壊する (ゼロに減らす) ことは不可能です。 したがって、電磁場のエネルギー密度が

W =	E 2 + H 2
	8π

(Eそして H– それぞれ電界と磁界の強さ）がある基準系ではゼロとは異なり、他の基準系でもゼロとは異なります。 重力場は、大まかに言えば、基準系の選択により大きく依存します。 したがって、均一かつ一定の重力場 (つまり、加速を引き起こす重力場) g座標や時間とは無関係に、その中に配置された粒子は、均一に加速された基準フレームに移行することによって完全に「破壊」(ゼロに減らす)できます。 これが主な状況です 物理的なコンテンツ「等価原理」は、1907 年に発表された論文の中でアインシュタインによって初めて注目され、一般相対性理論を初めて生み出しました。

重力場 (特に、重力場が引き起こす加速度) が存在しない場合、 gはゼロに等しい)、それに対応するエネルギー密度もゼロに等しい。 ここから、エネルギー (および運動量) 密度の問題において、重力場の理論は電磁場の理論とは根本的に異なるに違いないことは明らかです。 一般的な場合、基準系の選択によって重力場が「破壊」されることはないという事実により、この声明は変わりません。

アインシュタインは、一般相対性理論の作成を完了した 1915 年よりも前から、このことを理解していました。 したがって、1911 年に彼は次のように書いています。「もちろん、重力場がなければ、任意の重力場をシステムの運動状態に置き換えることは不可能です。同様に、任意に移動する媒体のすべての点を静止状態に変換することは不可能です。相対論的変換。」 そして、ここに 1914 年の記事からの抜粋を示します。 いつものサポーター 現代理論相対性理論 (STR - V.L.G. について話しています) は、ある権利で物質点の速度を「見かけの」と呼びます。 つまり、検討中の物質点の速度がゼロになるように基準系を選択することができます。 異なる速度を持つ質点系が存在する場合、この系に対するすべての質点の速度がゼロになるような参照系を導入することはできなくなります。 同様に、私たちの視点に立つ物理学者は、基準系の加速度を適切に選択することによって、時空のある点で重力場がゼロになることを達成できるため、重力場を「見かけの」と呼ぶことができます。 ただし、一般的な場合における変換による重力場の消失は、拡張された重力場では実現できないことは注目に値します。 たとえば、地球の重力場は作ることができません。 ゼロに等しい適切な基準枠を選択することによって。」 最後に、すでに 1916 年に、一般相対性理論の批判に応えて、アインシュタインはもう一度同じことを強調しました。「重力場が純粋に運動学的に説明されると断言することは決して不可能です。「運動学的、非動的理解」重力」は不可能です。 あるガリレオ座標系を別のガリレオ座標系に対して単純に加速するだけでは重力場を得ることができません。この方法では、特定の構造の場のみを得ることが可能ですが、他のすべての重力場と同じ法則に従わなければなりません。 これは等価原理の別の定式化です (特に、この原理を重力に適用するためのものです)。

重力の「運動学的理解」の不可能性は、等価原理と組み合わされて、ミンコフスキーの擬似ユークリッド幾何学からリーマン幾何学への一般相対性理論の移行を決定する（この幾何学では、一般に時空は非ゼロである）曲率。そのような曲率の存在が、「真の」重力場と「運動学的な」重力場を区別するものです。） 重力場の物理的特徴は、電気力学と比較して、一般相対性理論におけるエネルギーと運動量の役割の根本的な変化を決定します。 同時に、リーマン幾何学の使用と電気力学でよく知られているエネルギー概念を適用できないことの両方が、すでに上で強調したように、GTR からすべての観測可能な量について完全に明確な値を導き、計算できるという事実を妨げるものではありません。 （光線の偏向角、惑星やダブルパルサーの軌道要素の変化など）。

一般相対性理論は、エネルギー運動量密度の概念を使用した電気力学でよく知られた形式でも定式化できるという事実に注目することはおそらく有益でしょう (これについては、Ya. B. Zeldovich と L. P. Grishchuk による引用記事を参照してください。この場合、ミンコフスキー空間は純粋に架空 (観察不可能) であり、非標準形式で書かれた同じ一般相対性理論についてのみ話しています。一方、これを繰り返しましょう, A. A. ログノフは、ミンコフスキー空間が使用されていると考えています彼は、相対論的重力理論 (RTG) において、実際の物理的空間、したがって観測可能な空間であると主張しました。

6. この点に関して、この記事のタイトルにある 2 番目の質問は特に重要です。GTR は物理的現実に対応していますか? 言い換えれば、物理学理論の運命を決定する最高の判断者である経験は何を語るのでしょうか? 多くの記事や書籍がこの問題、つまり一般相対性理論の実験的検証に特化しています。 結論は非常に明確です。入手可能なすべての実験データまたは観察データは、一般相対性理論を裏付けるか、一般相対性理論と矛盾しません。 しかし、すでに示したように、一般相対性理論の検証は主に弱い重力場でのみ行われています。 さらに、どのような実験にも精度には限界があります。 強い重力場では（大まかに言えば、比 |φ| / の場合） c 2 では十分ではありません。 上記参照）一般相対性理論はまだ十分に検証されていません。 この目的のために、現在では、非常に遠い宇宙に関連する天文学的手法のみを実際に使用することが可能です：研究 中性子星、ダブルパルサー、「ブラックホール」、彼らが言うところの「大きな」宇宙の膨張と構造 - 数百万光年、数十億光年の単位で測定される広大な広がり。 この方向に向けてすでに多くのことが行われており、現在も行われています。 ダブルパルサー PSR 1913+16 の研究について言及するだけで十分です。その研究では (中性子星一般と同様に) |φ| パラメータが次のようになります。 / c 2はすでに約0.1です。 さらに、この場合、順序効果を特定することができました (v / c) 5 重力波の放出に関連する。 今後数十年で、強い重力場におけるプロセスを研究する機会がさらに広がるでしょう。

この息を呑むような研究の導きの星は主に一般相対性理論です。 同時に、当然のことながら、他のいくつかの可能性、つまり、彼らが時々言うように、重力の代替理論も議論されます。 たとえば、一般相対性理論では、ニュートンの万有引力理論のように、重力定数は G確かに定数値とみなされます。 最も有名な重力理論の 1 つである一般相対性理論は、重力の「定数」を新しいスカラー関数、つまり座標と時間に依存する量とみなす理論です。 ただし、観察と測定は、相対的な変化の可能性を示しています。 G時間の経過とともに、非常に小さくなり、明らかに年間 1,000 億を超えないようです。 dG / dt| / G < 10 – 11 год – 1 . Но когда-то в прошлом изменения G役割を果たすことができます。 たとえ不一致の問題に関係なく、 G重力場に加えて、現実の時空にも存在するという仮定 ギク、また、いくつかのスカラー場 ψ は、現代の物理学と宇宙論の主な方向です。 他の代替重力理論 (それらについては、注 8 で前述した K. Will の本を参照) では、GTR は別の方法で変更または一般化されます。 もちろん、GTR は定説ではなく物理理論であるため、対応する分析に異議を唱えることはできません。 さらに、非量子理論である一般相対性理論は、既知の重力実験ではまだ利用できない量子領域に一般化する必要があることは明らかです。 当然のことながら、ここでこれらすべてについて詳しく話すことはできません。

7. A.A. ログノフは、GTR の批判から出発して、GTR とは異なる重力に関する代替理論を 10 年以上構築してきました。 同時に、研究の過程で多くの変更が加えられ、現在受け入れられている理論のバージョン (これが RTG です) は、約 150 ページを占め、約 700 の番号付き公式のみを含む記事で特に詳細に提示されています。 明らかに、RTG の詳細な分析は科学雑誌のページでのみ可能です。 このような分析を行って初めて、RTG が一貫しているかどうか、数学的矛盾が含まれていないかどうかなどを言うことができます。私が理解できる限り、RTG は GTR の解の一部のみを選択するという点で GTR と異なります。 RTG 微分方程式の解は GTR の方程式を満たしますが、RTG の作者は、その逆ではないと言うのです。 同時に、地球規模の問題（時空全体またはその広い領域、トポロジーなどの解決策）に関して、一般的に言って、RTG と GTR の違いは根本的なものであるという結論が下されます。 太陽系内で行われるすべての実験や観測に関して、私の理解する限り、RTG は一般相対性理論と矛盾するものではありません。 もしそうなら、太陽系での既知の実験に基づいて（GTRと比較して）RTGを優先することは不可能です。 「ブラックホール」と宇宙に関しては、RTG の著者らは自分たちの結論が一般相対性理論の結論とは大きく異なると主張していますが、RTG を支持する証拠となる具体的な観測データは私たちは知りません。 このような状況では、A. A. Logunov による RTG (RTG が表現の方法や座標条件の可能なクラスの 1 つの選択だけではなく、本質的に GTR と実際に異なる場合は、Ya. B. Zeldovich と Zeldovich による記事を参照してください)。 L. P. Grishchuk) は、原則として受け入れられる重力の代替理論の 1 つとしてのみ考慮されます。

一部の読者は、「もしそうなら」、「RTG が本当に GTR と異なる場合」などの条項に警戒するかもしれません。 私はこのようにして間違いから身を守ろうとしているのでしょうか？ いいえ、私は間違いを犯すことを恐れていません。それは、間違いがないことを保証するのはただ 1 つだけである、つまり、まったく仕事をしないこと、この場合は科学的な問題について議論しないことだけであるという確信があるからです。 もう一つは、科学への敬意、その性格や歴史への精通が慎重さを促すということです。 断定的な記述は、常に真の明快さの存在を示すわけではなく、一般に、真実の確立には寄与しません。 A.A. Logunov の現代的な形式の RTG はごく最近策定されたものであり、科学文献ではまだ詳細に議論されていません。 したがって、当然のことながら、それについて最終的な意見を持っているわけではございません。 さらに、多くの新たな問題を人気の科学雑誌で議論することは不可能であり、不適切ですらあります。 同時に、もちろん、重力理論に対する読者の大きな関心により、物議を醸す問題も含め、この範囲の問題を「科学と生命」のページで扱いやすいレベルで取り上げることは正当化されているように思えます。

したがって、賢明な「最恵国主義の原則」に導かれて、RTG は現在、適切な分析と議論を必要とする重力の代替理論として考慮されるべきです。 この理論 (RTG) が好きな人、それに興味がある人にとって、実験的検証の可能な方法を提案することを気にする人はいません (もちろん、干渉すべきではありません)。

同時に、GTR が現在何らかの形で揺れていると言う理由はありません。 また、一般相対性理論の適用範囲は非常に広いようで、精度も非常に高いです。 私たちの意見では、これは現状の客観的な評価です。 好みや直観的な態度について話す場合、証拠として提示することはできませんが、味や直観が科学において重要な役割を果たしている場合、ここでは「私たち」から「私」に移行する必要があります。 したがって、私が一般相対性理論とその批判に取り組めば取り組むほど、そして今も取り組まなければならないほど、その並外れた深さと美しさに対する私の印象はさらに強まるのです。

実際、奥付に示されているように、1987 年発行の雑誌「Science and Life」第 4 号の発行部数は 347 万 5,000 部でした。 近年の発行部数は数万部にとどまり、4万部を超えたのは2002年だけである。 (注 – A.M. クライネフ).

ところで、1987年はニュートンの名著『自然哲学の数学的原理』の初版出版300周年にあたる。 作品自体はもちろんのこと、この作品の誕生の歴史を知ることはとても勉強になります。 しかし、これはニュートンの活動すべてに当てはまり、専門家以外の人にとっては馴染みにくいものです。 この目的のために、S.I. ヴァヴィロフの非常に優れた本『アイザック ニュートン』をお勧めします。この本は再出版されるべきです。 また、ニュートンの命日を記念して書いた私の記事についても触れておきたいと思います。この記事は、ジャーナル「Uspekhi Fizicheskikh Nauk」、v. 151、no. 1、1987、p. 13 に掲載されました。 119.

ターンの大きさは現代の測定に従って示されています（ル・ベリエのターンは38秒でした）。 明確にするために、太陽と月は地球から約 0.5 度 - 1800 秒角の角度で見えることを思い出してください。

A. パルス「微妙こそが主…」アルバート・アインシュタインの科学と生涯。 オックスフォード大学 プレス、1982 年。この本のロシア語訳を出版することをお勧めします。

後者はフル期間中に可能です 日食; たとえば、6 か月後、太陽が天球上を移動したとき、空の同じ部分を写真に撮ると、重力場の影響による光線の偏向の結果として歪みのない画像が比較のために得られます。太陽の。

詳細については、最近『Uspekhi Fizicheskikh Nauk』（149 巻、695 頁、1986 年）に掲載された Ya. B. Zeldovich と L. P. Grishchuk による記事、およびそこで引用されている文献、特にL. D. Faddeev による記事 (「Advances in Physical Sciences」、vol. 136、p. 435、1982)。

脚注 5 を参照してください。

K. ウィルを参照してください。 「重力物理学の理論と実験」 M.、エネルギーダット、1985; V. L. ギンズブルグも参照。 物理学と天体物理学について。 M.、Nauka、1985、およびそこに示されている文献。

A.A.ログノフとM.A.メストビリシビリ。 「相対論的重力理論の基礎」 ジャーナル「素粒子と原子核の物理学」、第 17 巻、第 1 号、1986 年。

A. A. Logunov の著作には他にも記述があり、具体的には、たとえば地球から水星の位置を特定するときの信号遅延時間について、RTG から得られる値は GTR から得られる値とは異なると考えられています。 より正確には、一般相対性理論は信号遅延時間の明確な予測をまったく与えない、つまり一般相対性理論は矛盾していると主張されています (上記を参照)。 しかし、そのような結論は私たちには誤解の結果であるように見えます（これは、たとえば、Ya. B. Zeldovich と L. P. Grishchuk による引用記事で示されています。脚注 5 を参照）。 異なる結果一般相対性理論を使用する場合 異なるシステム座標が得られるのは、位置が特定された惑星が比較され、異なる軌道に位置し、したがって太陽の周りの公転周期が異なるためです。 一般相対性理論とRTGによると、ある惑星の位置を特定する際に地球から観測される信号の遅延時間が一致します。

脚注 5 を参照してください。

好奇心旺盛な方向けの詳細

太陽の重力場における光と電波の偏向。 通常、半径の静的な球対称のボールが太陽の理想化されたモデルとして採用されます。 R☼ ~ 6.96·10 10 cm、太陽質量 M☼ ~ 1.99·10 30 kg (地球の質量の 332958 倍)。 光の偏向は、太陽にかろうじて触れる光線の場合、つまり、 R ~ R☼ 、および等しい: φ ≈ 1''.75 (秒角)。 この角度は非常に小さく、およそこの角度では成人が 200 km の距離から見えるため、光線の重力曲率の測定精度は最近まで低かった。 1973 年 6 月 30 日の日食中に行われた最新の光学測定には、約 10% の誤差がありました。 今日、「超長基部」（1000 km 以上）を備えた電波干渉計の出現のおかげで、角度の測定精度は大幅に向上しました。 電波干渉計を使用すると、角距離と角度の変化を 10 ～ 4 秒角 (約 1 ナノラジアン) 程度で確実に測定できます。

この図は、遠くの光源から来る光線のうちの 1 つだけの偏向を示しています。 実際には、両方の光線が曲がっています。

重力の可能性

1687 年、ニュートンの基本的な著作「自然哲学の数学的原理」が発表され (1987 年の「科学と生命」第 1 号を参照)、その中で万有引力の法則が定式化されました。 この法則は、2 つの物質粒子間の引力はそれらの質量に正比例すると述べています。 Mそして メートルそして距離の二乗に反比例します rそれらの間の：

F = G	んん	.
	r 2

比例係数 G重力定数と呼ばれるようになったとき、ニュートンの公式の右辺と左辺の次元を一致させる必要があります。 ニュートン自身は、当時としては非常に高い精度で次のことを示しました。 G– 量は一定であるため、彼が発見した重力の法則は普遍的です。

2 つの引力点質量 Mそして メートルニュートンの公式にも同様に現れます。 つまり、両方とも重力場の発生源になっていると考えることができます。 ただし、特定の問題、特に天体力学では、2 つの質量のうちの一方が他方に比べて非常に小さいことがよくあります。 たとえば、地球の質量 M 3 ≈ 6 · 10 · 24 kg は太陽の質量よりもはるかに小さい M☼ ≈ 2 · 10 30 kg、つまり衛星の質量 メートル≈ 10 3 kg は地球の質量と比較できないため、地球の動きには実質的に影響を与えません。 このような質量は、それ自体は重力場を乱さないが、この場が作用するプローブとして機能し、試験質量と呼ばれます。 (同様に、電気力学には「テスト電荷」、つまり電磁界の検出に役立つ概念があります。) テスト質量 (またはテスト電荷) が電磁界に与える影響は無視できるほど小さいため、このような質量の場は「外部」となり、張力と呼ばれる量によって特徴付けることができます。 要するに、重力による加速度は、 g地球の重力場の強さです。 ニュートン力学の第 2 法則は、点試験質量の運動方程式を与えます。 メートル。 たとえば、これは弾道学や天体力学の問題を解決する方法です。 これらの問題のほとんどについては、今日でもニュートンの重力理論は非常に十分な精度を持っていることに注意してください。

張力は、力と同様にベクトル量です。つまり、3 次元空間では、相互に直交するデカルト軸に沿った成分である 3 つの数値によって決定されます。 バツ, で, z。 座標系を変更するとき (このような操作は物理や天文の問題では珍しいことではありません)、ベクトルのデカルト座標は、複雑ではありませんが、多くの場合面倒な方法で変換されます。 したがって、ベクトル場の強度の代わりに、対応するスカラー量を使用すると便利です。そこから、場の力の特性、つまり強度が、いくつかの関数を使用して取得されます。 簡単なレシピ。 そして、そのようなスカラー量が存在します - それはポテンシャルと呼ばれ、張力への移行は単純な微分によって実行されます。 したがって、質量によって生成されるニュートン重力ポテンシャルは、 M、等しい

したがって、等式 |φ| = v 2 。

数学では、ニュートンの重力理論は「ポテンシャル理論」と呼ばれることもあります。 かつて、ニュートン ポテンシャルの理論は電気理論のモデルとして機能し、その後、マクスウェルの電気力学で形成された物理場に関する考え方が、アインシュタインの一般相対性理論の出現を刺激しました。 アインシュタインの相対論的重力理論からニュートンの重力理論の特殊な場合への移行は、無次元パラメータ |φ| の小さな値の領域に正確に対応します。 / c 2 .