Несовместимость ньютоновской теории тяготения и специальной теории относительности
Главной особенностью специальной теории относительности
является существование абсолютного барьера для скорости, устанавливаемого
скоростью света. Важно понимать, что этот предел относится не только к
материальным телам, но также к сигналам и воздействиям любого рода. Не
существует способа передать информацию или возмущение из одного места в другое
со скоростью, превышающей скорость света. Конечно, в природе есть масса
способов распространения возмущений со скоростью, меньшей скорости света.
Например, наша речь и другие звуки передаются с помощью колебаний,
распространяющихся в воздухе со скоростью около 330 м/с, что ничтожно мало по
сравнению со скоростью света, равной 300 000 км/с. Эта разница скоростей
становится очевидной, если наблюдать за бейсбольным матчем с мест,
расположенных далеко от поля. Когда подающий бьет по мячу, звук достигает вас
спустя несколько мгновений после того, как вы увидели удар. Похожие вещи
происходят во время грозы. Хотя вспышка молнии и удар грома происходят
одновременно, мы видим молнию раньше, чем слышим гром. Это снова является
отражением значительной разницы в скоростях света и звука. Успех специальной
теории относительности говорит нам, что обратная ситуация, когда какой‑нибудь
сигнал достигнет нас раньше, чем свет, излученный одновременно с этим сигналом,
попросту невозможна. Ничто в мире не может обогнать фотоны.
Здесь и лежит камень преткновения. В теории тяготения
Ньютона одно тело притягивает другое с силой, которая зависит только от масс
этих тел и расстояния между ними. Эта сила никак не зависит от того, насколько
долго тела находились рядом друг с другом. Это означает, что если их массы или
расстояния между ними изменятся, то тела, согласно Ньютону, немедленно
почувствуют изменение взаимного гравитационного притяжения. Например,
ньютоновская теория тяго‑тения утверждает, что если Солнце внезапно взорвется,
то Земля, расположенная на расстоянии примерно 150 млн км от него, мгновенно
сойдет со своей обычной эллиптической орбиты. Несмотря на то, что вспышка света
от взрыва дойдет от Солнца до Земли только через восемь минут, в теории Ньютона
сведения о том, что Солнце взорвалось, будут переданы на Землю мгновенно,
посредством внезапного изменения силы тяготения, управляющей движением планеты.
Этот вывод находится в прямом противоречии со специальной
теорией относительности, поскольку последняя уверяет, что никакая информация не
может быть передана со скоростью, превышающей скорость света. Мгновенное
распространение тяготения в максимально возможной степени нарушает это принцип.
Таким образом, в начале XX в. Эйнштейн осознал, что
невероятно успешная теория тяготения Ньютона находится в противоречии со
специальной теорией относительности. Уверенный в истинности специальной теории
относительности, Эйнштейн, невзирая на огромное количество экспериментальных
данных, подтверждающих теорию Ньютона, стал работать над новой теорией
гравитации, которая была бы совместима со специальной теорией относительности.
Это, в конечном счете, привело его к открытию общей теории относительности, в
которой характер пространства и времени вновь претерпел поразительные
изменения.
|
