Вначале следует прочесть 19 запись. Прочитав, мы будем знать, что в равномерно ускоренном
лифте пробные тела, расположенные на разных расстояниях от пола (или потолка)
падают с разными ускорениями относительно стен. А в однородном гравитационном
поле (ОГП) это не так — там в любом месте пробные тела испытывают одинаковые
ускорения. Следовательно, теперь мы в состоянии понимать, о чем говорит
Эйнштейн, приводя пример равномерно ускоренного лифта.
Итак, в работе [1], написанной в
1916 году, читаем:
«Пусть имеется
конечная пространственно-временная область, в которой гравитационное поле
отсутствует, т. е. можно найти такую систему отсчета K (галилееву систему),… относительно которой
изолированная материальная точка движется прямолинейно и равномерно… Разрешают
ли известные нам в определенном приближении законы природы рассматривать
систему отсчета K’,
равноускоренную относительно системы K, как покоящуюся? Ответ гласит: …ничто не препятствует
рассматривать систему K’ как покоящуюся, если предположить существование в ней (однородного
в первом приближении) гравитационного поля, так как и в однородном
гравитационном поле и в системе K’ все
свободные тела движутся с одинаковым ускорением» <везде курсив мой –
М.А.>.
Что имеет в виду Эйнштейн под системой K’, в
которой можно предположить существование «однородного в первом приближении»
гравитационного поля? Если это равноускоренный лифт, как это представлено в
других его работах, то в нем нет
однородного гравитационного поля, и свободные тела, расположенные на разном
расстоянии от пола, как нам уже известно, не
движутся с одинаковым ускорением.
Если же система K’ — это нечто иное, то на этот счет в работе ничего не
говорится.
Далее, работа [2], с. 563
опубликованная в 1916 году:
«Представим себе
обширную область пустого мирового пространства… <и далее Эйнштейн, как и в
предыдущей цитате, описывает «галилеевское тело отсчета» - М.А.>. В качестве
тела отсчета представим себе обширный ящик в виде комнаты.… В центре крышки
ящика с наружной стороны прикреплен трос, за который какое-то существо начинает
тянуть ящик с постоянной силой. Тогда ящик с наблюдателем будет двигаться
равномерно ускоренно «вверх»…
Если он <наблюдатель
внутри ящика - М.А.> выпускает из рук некоторое тело, то … ускорение тела относительно пола ящика всегда
одинаково, с каким бы телом ни производился опыт».
Да, оно «одинаково, с каким бы
телом ни производился опыт» в одном и
том же месте ящика. В другом месте ящика ускорение будет уже другое, так
как оно зависит от расстояния тела от пола в момент освобождения тела из рук
(потому что гравитационное поле внутри ящика, как мы теперь знаем,
неоднородное).
Наконец, в работе [3],
опубликованной в 1938 году, описываются ситуации «вне и внутри лифта» для
случая лифта, свободно падающего в поле тяготения Земли, и лифта, движущегося с
постоянным ускорением вне полей тяготения (см. [3], с. 493-498). В этом описании нельзя не
согласиться с авторами в их главном выводе: «Мы видели на примере с лифтом
последовательность двух описаний. Можно предположить наличие неравномерного
движения, а можно этого не делать. Мы можем исключить из наших примеров
«абсолютное» движение с помощью поля тяготения» ([3], с. 498).
Все это верно, только, описывая
подробности движения ускоренного лифта, весьма опрометчиво думать, что для
внешнего наблюдателя «ускорение и лифта, его стен, пола и потолка» равны друг
другу ([3], с. 494), ведь, как мы знаем, равенство этих ускорений привело
бы со временем к неминуемому разрыву лифта на части. Кроме того, из текста
трудно понять, считают ли авторы эквивалентными две ситуации — движение
наблюдателя вместе с равномерно ускоренным лифтом и его покой в однородном
гравитационном поле. Похоже, они верят в неразличимость этих двух ситуаций. Это
не так, хотя говорить об эквивалентности ускоренного движения и некоторого
гравитационного поля, соответствующего этому движению, вполне уместно.
Влияют ли все вышеизложенные
замечания на достижение Эйнштейном поставленной им цели — расширить специальный
принцип относительности, что «должно привести к углубленной теории гравитации»
([4], с. 353)? Конечно, нет. Потому
что главной и достаточной догадкой
Эйнштейна для наведения «моста» между ускоренным движением и гравитационным
полем является опытный факт «эквивалентности тяжелой и инертной масс» ([3],
с. 495). И, вообще, все, что разъясняет Эйнштейн на примере
равноускоренного лифта, верно, если только добавить, что лифт этот мал до такой
степени, что порождаемое в нем гравитационное поле приближенно можно считать
однородным. Быть может, Эйнштейн специально говорил о лифте реальных размеров,
чтобы, не вникая в мелочи перед лицом предстоящих грандиозных задач, можно было
наглядно донести до читателей эквивалентность механических ускорений и
гравитационных полей? В этом случае нельзя утверждать, что была небрежность в
изложении материала Эйнштейном, но нельзя также знать, чем руководствовался при
написании своих работ великий физик. Именно
поэтому я решил обратить ваше внимание на данную тему.
Литература
1.
Эйнштейн А. О статье Ф. Коттлера //В кн.: Собр
научн трудов 1 506 (М.: Наука, 1965)
2.
Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности
//В кн.: Собр научн трудов 1 530-600 (М.: Наука,
1965)
3.
Эйнштейн А., Инфельд
Л. Эволюция физики //В кн.: Собр
научн трудов 4 357-543 (М.: Наука, 1967)
4.
Эйнштейн А. Автобиографические наброски //В
кн.: Собр научн трудов 4 350-356 (М.: Наука, 1967)
Комментариев нет:
Отправить комментарий