Тяготение, кванты и ударные волны. Силы тяготения и силы инерции. Геометрия искривленного мира и закон тяготения, страница 7

Таким образом, закон тяготения Эйнштейна в его математической форме устанавливает связь между положением и движением гравитирующих масс, с одной стороны, и геометрией мира — с другой. Этой связи достаточно, чтобы найти и свойства кривизны мира, и движение самих масс.

Задача существенно упрощается, если движение гравитирующих масс известно заранее, например, имеется одна большая покоящаяся масса в центре, как масса Солнца в планетной системе. Геометрия мира, окружающего такую массу, сравнительно легко определяется из уравнений Эйнштейна. Тогда, пренебрегая влиянием других тел на движение центрального, можно найти их траектории как геодезические линии в пространстве с заданными свойствами. Решение этой задачи доводится до конца. В первом приближении получается, конечно, ньютоновское движение по эллипсам. О поправках будет сказано ниже.

Может показаться очень странным, как это геодезические линии — эллипсы? Ведь даже на глаз видно, что они совсем не прямые.

На самом деле, однако, речь идет не о кривизне трехмерного пространства, а о кривизне четырехмерного мира. В мире траектория планеты вовсе не замыкается, как в его проекции на трехмерное пространство, которую воспринимаем мы. Положение планеты в данный момент времени отделено от ее положения после еще одного оборота «дорогой длиной в год». Но эта дорога проложена во времени.

Чтобы перейти от временной меры к пространственной, достаточно, как учит теория относительности, умножить промежуток времени на скорость света. Можно перейти и от пространственной меры к временной, поделив на скорость света. В этой мере расстояние от Солнца до Земли равно 8 минутам. По сравнению с годом 8 минут — это довольно небольшой отрезок времени.

Если попытаться условно изобразить траекторию Земли в мире, откладывая время по вертикальной оси (рис. 34), а расстояние — по горизонтальной, то получится винтовая линия, у которой шаг в 32 000 раз больше радиуса витка. Пусть кто-нибудь попробует на глаз отличить эту линию от прямой. Но следует помнить, что рис. 34 — только иллюстрация, так как на самом деле время ведь не откладывается ни по какому направлению в пространстве.

Решение уравнений гравитации, относящееся к движению планет вокруг Солнца, в некотором смысле только уточняет результаты ньютоновской механики, но не содержит качественно новых элементов. Однако есть и другие решения, не имеющие классических аналогов. Очень интересно решение для пространства, не содержащего ни вещества, ни электромаг« нитного поля. В ньютоновской механике гравитационное поле в таком пространстве оказалось бы тождественно равным нулю. Иначе обстоит Дело в общей теории относительности (уже говорилось, что так называется эйнштейновская теория гравитационного поля, распространяющая принцип относительности на ускоренные системы отсчета). Здесь имеются решения в виде бегущих волн, очень напоминающих электромагнитные волны в пустоте.

Так как гравитационные волны безусловно действуют на частицы вещества, нет никаких оснований сомневаться в том, что эти волны отвечают физической реальности. Мы имеем в виду столь малые частицы, собственным гравитационным полем которых можно пренебречь; они служат только для гравитационных волн.

Итак, гравитационные волны материальны, как и электромагнитные волны. Но гравитационные волны суть волны кривизны пространства (точнее, мира). Отсюда видно, что в общей теории относительности нельзя провести границу между собственно материей и пространством — временем. Распространенное определение пространства и времени как неких условий существования материи, таким образом, не соответствует современному состоянию физической науки.