Само определение мира отдельно от движения материи согласно общей теории относительности невозможно. Любая система отсчета во всех своих точках как-то сопрягается с движущейся в этих точках материей, причем по движению материи определяется и переменная кривизна мира. Повторяем, что система уравнений гравитации полная, т. е. содержит столько же уравнений, сколько и неизвестных. Ее решение дает и движение материи, и геометрические свойства пространства.
Гравитационные волны способны излучаться, подобно электромагнитным. Например, их излучают двойные звезды, вращаясь вокруг общего центра тяжести, или Земля, вращаясь вокруг Солнца. Но потеря энергии на такое излучение ничтожно мала и не сказывается заметно на движении масс.
Пока мы не располагаем аппаратурой достаточно сильной, чтобы излучать заметную энергию в виде гравитационных волн, или достаточно чувствительной, чтобы их регистрировать. Но можно надеяться, что со временем такая аппаратура будет создана. Принимая гравитационные волны, приходящие из Вселенной, можно будет получить ценнейшие астрономические сведения: ведь эти волны совершенно не задерживаются веществом, в отличие от волн электромагнитных. По этой же причине гравитационные волны смогут когда-нибудь стать важным средством связи.
Хотя обнаружение и применение гравитационных волн — дело будущего, но теоретическое их изучение имеет принципиальный интерес. Из уравнений гравитации следует, что гравитационные взаимодействия распространяются с той же скоростью, что и электромагнитные, иначе говоря, что гравитация передается тоже путем близкодействия. Таким образом, никакая синхронизация всех часов в мире с помощью гравитационных сигналов физически невозможна. Противоречие между специальной теорией относительности и законом тяготения тем самым снимается.
Иногда распространение гравитационных волн изучают на основе квантовой теории, подобно тому, как в квантовой электродинамике рассматривается распространение электромагнитных волн. В последнем случае из уравнений следует, что электромагнитное поле реализуется в виде элементарных частиц с нулевой массой: световых квантов, или фотонов. Совершенно аналогично получаются и гравитационные кванты, или гравитоны. Вычисления, которые приводят к ним, вполне корректны, т. е. не противоречат известным законам физики. Тем не менее квантование гравитационного поля имеет чисто академический интерес. Так, гравитоны, испускаемые Землей при ее вращении вокруг Солнца, составляют долю от одного эрга, выражаемую единицей с 34 нулями! Эту энергию надо сравнить с кинетической энергией Земли на орбите, имеющей порядок единицы с 40 нулями эргов. Испуская гравитон, Земля теряет от своей энергии долю, представляемую обратной величиной от единицы с 74 нулями.
Между тем электрон в атоме, испуская световой квант, сразу отдает всю энергию, которую он способен отдать. С этим связана необходимость квантования электромагнитного поля в применении к атомным процессам.
Но никому не придет в голову квантовать электромагнитное поле в динамомашине: здесь уже кванты окажутся ничтожно малыми по сравнению с полной энергией вращения ротора.
Иногда спрашивают, какую роль гравитация играет в атоме. Нетрудно сосчитать, что сила гравитационного притяжения между протоном и электроном в единицу с 40 нулями раз меньше, чем сила электростатического притяжения. Поэтому в атоме гравитация заведомо не существенна.
Есть и такие предположения, которые можно начисто отвергнуть с порога: речь идет о так называемой антигравитации. В одной «популярной» книге самолеты XXI века спокойно летают с помощью антигравитации. Если бы авторы книги снабдили самолеты вечными двигателями, это вызвало бы только смех: по традиции вечный двигатель — вещь одиозная, Но если бы существовала материя, которая отталкивалась, а не притягивалась силами тяжести, ничего бы не стоило построить вечный двигатель.
В ускоряющемся вагоне антигравитирующее вещество двигалось бы не в ту сторону, куда смещаются обычные предметы, а в противоположную. Трудно представить себе больший абсурд!
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.