ВІДХИЛЕННЯ СВІТЛОВОГО ПРОМЕНЯ МАСИВНИМИ ТІЛАМИ

ОТО пояснює вдвічі більше відхилення світлового променя поблизу масивних тіл, ніж це передбачала теорія Ньютона (рис. 10.4). Експеримент був проведений ще в 1919 р Світловий промінь поблизу однієї з планет відхилився на 1,75 ", тоді як по теорії Ньютона викривлення мало відбутися на 0,87", т. Е. На вдвічі меншу величину.

Мал. 10.4

Пояснення зміщення орбіти Меркурія

Відомо, що за 100 років орбіта Меркурія змістилася на 1 ° 33 '20 ". З теорії Ньютона випливає, що зміщення, за рахунок впливу планет, має бути на 1 ° 32' 37", т. Е. На 43 "менше. Підставивши в формули ОТО параметри Сонця і Меркурія, Ейнштейн отримав швидкість прецесії орбіти рівний 43 "за 100 років.

ЧОРНІ ДІРИ

ОТО передбачає наявність у Всесвіті чорних дір - космічних об'єктів, що поглинають все частки, в тому числі фотони, які підходять до їх поверхні (до горизонту подій) (рис. 10.5).

Мал. 10.5

Допускаючи, що фотон має гравітаційної масою, можна оцінити розміри r s і масу М космічного об'єкта, здатного стати чорною дірою. Для цього необхідно, щоб кінетична енергія фотона була менше або дорівнює його потенційної енергії на нескінченності:

Звідси критичний радіус, при якому масивне тіло під впливом свого власного тяжіння стає чорною дірою (радіус Шварцшильда, або гравітаційний радіус):

При цих умовах світло не зможе покинути цей космічний об'єкт.

Як приклад обчислимо гравітаційний радіус Землі, маса якої М = 6 • 10 24 кг :

Це число означає, що для того, щоб гравітаційна енергія маси Землі дорівнювала енергії маси спокою, необхідно було б всю її масу стиснути в кульку діаметром приблизно 1 см. Фактично ж діаметр Землі має порядок 10 9 см.

Найбільш важливим фізичним змістом поняття гравітаційного радіуса є уявлення про те, що область всередині сфери такого радіуса ніби втрачає всякий зв'язок з областю поза цією сферою, за винятком гравітаційної зв'язку. Це означає, що світ не зміг би вийти з внутрішньої області. У зовнішньому просторі ця область виявляється лише величезними силами тяжіння. Пролітають поблизу частки і кванти випромінювання будуть втягуватися всередину сфери гравітаційного радіуса і там зникати. Тому така область називається «чорною дірою».

Вже є досить вагомі докази існування чорних дір. Основна складність полягає в тому, що вони поглинають все і майже нічого не випромінюють. Тому про їх існування можна судити за непрямими даними - поглинання речовини і випускання в цьому процесі випромінювання (рис. 10.5). Подібне явище можна спостерігати в системі подвійних зірок, зокрема, зазвичай називають подвійну систему SyjXI (Лебідь XI). Простір усередині чорних дір згортається, час зупиняється.

Теорія показує, що при зіткненні двох чорних дір, під час вибуху наднової зірки або злиття подвійний нейтронної зірки відбувається обурення кривизни простору-часу і виникають гравітаційні хвилі, що стискають і розтягують речовина і простір. Можливо, існує фон гравітаційного випромінювання реліктового походження.

Передбачені ОТО гравітаційні хвилі в прямих експериментах ще не спостерігалися, але наслідки їх випромінювання системами небесних тіл виявлено. Згідно ОТО, період орбітального руху подвійної зоряної системи повинен зменшитися через випромінювання гравітаційних хвиль. Це зменшення відкрито в системі, одним з компонентів якої є пульсар PSR m + ] 6 . За розрахунками ОТО відносне зменшення періоду в цій системі за один оборот має становити 2,4-10 | 2 , а спостереження дають значення (2,3 ± 0,2) - 1 (Г 12 .

Все вищевикладене говорить про правильність принципів, покладених в основу ОТО, про несуперечності її висновків і фундаментальності передбачених сю фізичних ефектів.

Глибокі ідеї, закладені в загальній теорії відносності, є основою для побудови квантової теорії тяжіння, яка дозволить пояснити еволюцію Всесвіту.

Нові знання породжують нові питання , оскільки вони розширюють область нашого дотику з невідомим.

Рене Декарт

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >