ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ошибки и заблуждения в термодинамике Планк о голономности выражения для количества теплоты из "Термодинамика " До сих пор в этой главе термодинамические свойства тел рассматривались на основе специальной теории относительности (СТО) без учета гравитационного поля. Рассмотрим теперь вопрос об эволюции Вселенной на основе современной релятивистской теории гравитации. [c.158] Основное содержание СТО, как подчеркивал Г. Минковский, состоит в установлении единой абсолютной пространственно-временной формы бытия материи — пространственно-временного мира (мир Минковского), геометрия которого псевдоевклидова. В этом мире различным системам отсчета соответствует в общем случае различная метрика с коэффициентами y v (х) пространства-времени. Например, в произвольной неинерциальной системе координат S метрические коэффициенты y[ v оказываются функциями координат X этой системы, что приводит в итоге к появлению ускорения свободной материальной точки относительно S и сил инерции, выражающихся через производные первого порядка от тензора по соответствующим координатам. Кинематически силы инерции характеризуются тем, что вызываемые ими ускорения свободных материальных точек не будут зависеть от их масс. Таким же свойством обладают и гравитационные силы, поскольку, как показывает опыт, гравитационная масса тела равна его инертной массе. Этот фундаментальный факт привел Эйнштейна к мысли, что гравитационное поле должно описываться подобно полю сил инерции метрическим тензором, но уже в римановом пространстве-времени. [c.158] По Эйнштейну, все физические процессы протекают в гравитационном поле совершенно так же, как и без гравитационного поля, но в соответствующим образом ускоренной (трехмерной) системе координат. Гипотеза Эйнштейна о том, что поле тяготения можно полностью заменить ускоренной системой отсчета, называется принципом эквивалентности. [c.158] При построении теории тяготения, названной Эйнштейном общей теорией относительности (ОТО), он всецело исходил из принципа эквивалентности гравитационного поля нужным образом ускоренных систем отсчета. А так как разным системам отсчета соответствует разная метрика пространства-времени, то Эйнштейн принял за гравитационное поле метрический тензор gpv риманова пространства-времени. Так принцип эквивалентности привел к отождествлению метрики и гравитации компоненты метрического тензора в ОТО являются в то же время потенциалами тяготения. [c.158] Основанная на уравнениях Гильберта — Эйнштейна теория тяготения (ОТО) иногда может привести к результатам, прекрасно совпадающим с экспериментом. Так, по данным наблюдений, перигелий Меркурия поворачивается на 43 угл. с в столетие по теории тяготения Ньютона и по другим теориям, использующим измененный ньютонов потенциал, этот поворот раза в три меньше наблюдаемого, по ОТО поворот равен 42,98 угл. с, т. е. в точности совпадает с действительным Аналогично, как было установлено во время полного солнечного затмения 29 мая 1919 г., близкие к наблюдаемым дает ОТО и результаты для отклонения лучей света, проходящих вблизи Солнца (1,75 угл. с). [c.159] Вместе с тем в своем развитии ОТО пришла как к неустранимому внутреннему противоречию, так и к ряду физически неприемлемых результатов. Действительно, при создании ОТО Эйнштейн, обосновывая эквивалентность сил инерции и гравитации, исходил из равенства инертной и тяжелой масс, экспериментально установленного с очень большой точностью. Однако, как оказалось, в окончательной теории равенство инертной и тяжелой масс не выполняется Впервые на это указал В. А. Фок. [c.159] Кроме того, как отмечал еще в 1917 г. известный немецкий математик Д. Гильберт, в ОТО не выполняются законы сохранения энергии-импульса и момента количества движения вещества и гравитационного поля вместе взятых. [c.159] В последние годы А. А. Логуновым опубликован ряд работ, в которых после глубокого критического анализа ОТО сделан вывод о ее неприемлемости как физической теории тяготения и построена новая релятивистская теория гравитации (РТГ). [c.160] РТГ исходит из строгого выполнения законов сохранения энергии-импульса и момента количества движения вещества и гравитационного поля (что с необходимостью приводит к псевдоевклидову миру Минковского) и из представления о гравитационном поле как физическом поле, источником которого является тензор энергии-импульса всей материи (вещество и гравитационное поле) и которое, в принципе, даже локально не может быть уничтожено выбором системы отсчета. [c.160] В итоге в РТГ получена система из 14 уравнений с 14 неизвестными, причем десять из них по форме совпадают с уравнениями Гильберта — Эйнштейна (8.32) с той принципиальной разницей, что все полевые переменные в этих уравнениях зависят (в отличие от ОТО) от единых координат пространства Минковского. Четыре новых уравнения определяют симметричный тензор Ф самого гравитационного поля они в корне изменяют характер решения уравнений Гильберта — Эйнштейна. [c.160] РТГ объясняет всю имеющуюся совокупность наблюдательных и экспериментальных данных для гравитационных эффектов в Солнечной системе и приводит к новым предсказаниям о развитии Вселенной и гравитационном коллапсе. [c.160] Логунов А. А. Лекции по теории относительности и гравитации. Современный анализ проблемы. М., 1987. [c.160] Основной, важный для термодинамики, вывод из приведенного рассмотрения РТГ состоит, по мнению автора учебника, в том, что временная эволюция нашей Вселенной не представляет собой приближения ее к некоторому равновесному состоянию — состоянию тепловой смерти. [c.161] Изучение исторического пути, пройденного наукой, трудностей и противоречий в становлении исходных положений и основных законов является важнейшим фактором ее глубокого понимания и дальнейшего развития. [c.162] По-видимому, нет другой области науки, в которой при ее создании и применениях делалось бы такое большое число неверных утверждений и выводов, как в термодинамике. Такие ошибки допускали как основатели термодинамики, так и другие ученые, что говорит о трудности изучаемого предмета. [c.162] Анализ этих ошибок и заблуждений поучителен. [c.162] Если термически однородная система, состоящая из подсистем 7 и 2, совершает обратимый адиабатный процесс, то в том случае, когда для первой подсистемы процесс является круговым, для второй системы он будет тоже круговым. Доказать это можно только на основе второго начала термодинамики. [c.163] Вернуться к основной статье