Гравитационное искривление

Гравитационная теория Эйнштейна 372 Гравитационное искривление световых лучей 378 [c.401]

Взаимодействие материи. Материальные объекты, расположенные в разных частях пространства, взаимодействуют, т. е. движение одних материальных объектов зависит от наличия других материальных объектов и их движения таковы, скажем, гравитационные, электрические, магнитные и иные взаимодействия. Физическая природа этих взаимодействий связана с понятием о физических полях, которое не укладывается в исходные представления классической механики. Так, например, с точки зрения общей теории относительности гравитационные взаимодействия материи являются следствием того, что время и пространство взаимосвязаны в единый четырехмерный континуум пространство-время , что этот континуум подчиняется законам не евклидовой, а римановой геометрии, т. е. что он искривлен , и что локальная кривизна в каждой его точке зависит от распределения материальных объектов и их движения. Таким образом, физические причины гравитационного взаимодействия материи тесно связаны с такими свойствами пространства и времени, которые не учитываются в исходных предположениях классической механики. [c.41]

Движение в таком гравитационном поле на основе принципа эквивалентности (поле тяготения отождествляется с полем инерции) рассматривается в ОТО как движение по инерции в искривленном неевклидовом (римановом) пространстве-времени. Принцип эквивалентности гравитационных сил и сил инерции утверждает, что все физические явления в поле тяготения происходят таким же образом, как и в поле сил инерции, если напряженности этих полей одинаковы при прочих равных условиях. [c.446]

Рассмотрим движение частицы в неустранимом гравитационном поле, когда на нее дополнительно действуют негравитационные силы, т. е. случай искривленного пространства — времени. В произвольной системе 5 координат (х ) мировая линия С частицы снова описывается уравнениями типа (9.145). Но теперь 4-ускорение равно абсолютной производной от скорости (У . Как и в случае плоского пространства, определим на С поле тетрад, подвергаемых переносу Фермат—Уолкера, причем для простоты выберем их в форме (9.143), так чтобы [c.234]

Тогда траектория частицы — геодезическая в физическом пространстве, т. е. частица движется с постоянной скоростью по прямейшей для данной геометрии линии. Такое движение совершенно аналогично движению частицы по фиксированной гладкой двумерной поверхности в инерциальной системе, где единственной силой, действующей на частицу, является нормальная реакция поверхности. Единственное существенное отличие состоит в том, что при нашем рассмотрении частица движется по трехмерной искривленной поверхности. Если пространственный метрический тензор зависит от времени, что обычно имеет место в случае гауссовой системы координат [см. 9.15], движение частицы в гравитационном поле аналогично движению частицы в инерциальной системе по изменяющейся гладкой поверхности. Таким образом, если динамические потенциалы равны нулю, то действие гравитационного поля имеет характер нормальной реакции искривленного трехмерного пространства. [c.269]

Гравитационное искривление световых лучей. Распространение световых лучей тоже можно рассматривать как задачу динамики, так как их следует представлять себе в виде прямых линий, лежащих на нуль-конусе. Они являются, таким образом, геодезическими линиями нулевой длины. Ясно, что в формулировке принципа о геодезической линии функцию Лагранжа (9.10.3) можно умножить на константу т. При этом в право 1 части (9.10.4) вместо 1 будет стоять пг. По мере умеиьин пия т частицы будут вг( [c.378]

Такое положение в ОТО обусловлено отождествлением в этой теории гравитационного поля со структурой (метрикой) пространства-времени, с его римановым искривлением. Первичным в ОТО является не материя, а пространство-время. Первичную роль,— говорил Эйнштейн,— играет пространство, материя же должна быть получена из пространства, так сказать, на следующем этапе . Эта методологически неверная основа ОТО и ответственна за все в теории. В самом деле, поскольку в действительности пространство-время является формой существования материи, то, исследуя структуру этой формы, мы можем получить в ряде случаев хорошо согласующиеся с опытом результаты о свойствах гравитационного поля как вида материи. Именно это и имеет место в случаях, о которых упоминалось выше. С другой стороны, в тех явлениях, в которых определяющую [c.159]

И уже совсем слабое взаимодействие — гравитационное — находит свое место во Вселенной за счет трех его свойств дальнодействия, абсолютной универсальности и одинаковости знака сил между любой парой частиц. Последнее свойство приводит к тому, что гравитационные силы всегда растут с увеличением гравитирующих тел. Поэтому гравитация, несмотря на ее ничтожную относительную интенсивность, всегда проявляется для достаточно больших тел. В мире элементарных частиц роль гравитации ничтожна. И универсальность, и одинаковость знака гравитационных сил, как показал А. Эйнштейн, связаны с их геометрической природой. Гравитационные силы представляют собой не что иное, как проявление искривления четырехмерного пространства-времени. [c.280]

При фантастической плотности в 10 г/см между зернами вакуума действует соответственно огромной силы гравитационное поле, вызывающее такие местные искривления в пространстве-времени, что энергия вакуума оказывается как бы запечатанной в ячейках мелкозернистой структуры и поэтому никак не проявляется. Чтобы возбудить вакуум, надо сжать материю до огромной плотности, что в земных условиях требует создания ускорителей во много миллиардов раз мощнее Серпуховского. Поэтому здесь вакуум остается абсолютно инертной пустотой . В космосе же необходимые плотности достигаются естественно в объектах, сжимающихся собственными гравитационными силами — в коллан-сирующих звездах и Вселенной. [c.38]

Так, например, недавно выяснилось, что сблнечную активность, взрывные явления в ядрах галактик и в квазарах не удается объяснить в рамках теории термоядерного синтеза. Поскольку новые источники энергии открываются по мере проникновения все более глубоко в структуру вещества, возникла мысль о существовании вакуумной энергии . Космический вакуум представляется теперь сверхплотной средой с мелкозернистой структурой, а обычная материя есть разреженное состояние этой среды. При фантастической плотности в /см (вычисленной по этой теории) между зернами вакуума действуют огромные гравитационные силы, вызывающие такие местные искривления в пространстве-времени, что энергия вакуума оказывается как бы запечатанной в ячейках мелкозернистой структуры и поэтому никак не проявляется. Чтобы возбудить вакуум, надо с)((ать материю до огромной плотности, что в земных Условиях требует создания ускорителей во много миллиардов раз мощнее Серпуховского. Поэтому здесь вакуум остается абсолютной инертной пустотой . В космосе же необходимые плотности достигаются естественно в объектах, [c.180]

Рассмотрим стабильную систему, состоящую из жидкости и ее пара в гравитационном поле с ускорением Д я устойчивого равновесия в этих условиях температура должна быть одинаковой, несмотря на разницу в гидростатичеоком давлении. Пусть капиллярная трубка из материала, не смачиваемого жидкостью, будет помещена в жидкость вертикально. Внутри трубки граница между жидкостью и паром является искривленной поверхностью, сниженной на расстояние у (рис. 25-7), по сравнению с плоской поверхностью вне трубки. Из-за гидростатического давления пар (В трубке ниже плоской поверхности находится при давлении, превышающем давление пара, равновесного с этой поверхностью при той же температуре. Если давление равновесия является одним и тем же для искривленной поверхности в капилляре и для плоской поверхности вне капилляра, то пар должен -конденсироваться на искривленной поверхности, 1и в трубке возникнет поток пара, направленный вниз. [c.243]

Высокоточные интерферометрические измерения топографии земной поверхности позволяют получать данные, которые затем используются гфн прогнозировании извержений вулканов, землетрясений и оползней. В глобальном масштабе топографическая информация ДЗЗ используется для изучения искривлений земной коры, крупномасштабных магнитных и гравитационных аномалий, а также в ряде других случаев. При этом спутниковые снимки используются для изучения общей картины смещения поверхности земли в заданном районе, а для прецизионного измерения смещений отдельных точек поверхности используются приборы глобальной навигационной спутниковой системы GPS. В /28/ отмечается, что с использованием этих приборов удается фиксировать Е сьма незначительные (единицы миллиметров) ежесуточные смещения земной коры. [c.42]

Уравнения Эйнштейна связывают тензор энергии (массы), удовлетворяющий уравнению дх = О, с метрическим тензором искривленного пространства-времени. Отказ от объемного искривления пространства, т. е. переход к плоскому пространству-времени Минковского приводит к тому, что всеобщая история распределения вещества в соответствии с ОТО не дает осмысленных результатов. К примеру, положив в космологических уравнениях (П2.40) величины = О, = О, получим -аеТ " = и далее р = -Л/ае. При Л = О имеем для плотности массы р = 0. Понять физический смысл этого эффекта или дать физическую интерпретацию постоянной тяготения Эйнштейна при этом довольно затруднительно. Из этого рассмотрения вытекает, в частности, вывод о том, что уравнения Эйнштейна не дружат с метрикой Минковского. Напротив, релятивистские теории гравитации (РТГ), базирующиеся на гипотезе о развитии гравитационного поля в пространстве-времени Минковского (см., например, работы [202-205]) и на отказе от метрики Римана, пытаются приобщить поле тяготения к плоским физическим полям в смысле Фарадея-Максвелла. Различные вариации РТГ предстают, таким образом, как своеобразные обобщения классической теории гравитации Ньютона (постньютоновские обобщения) применительно к релятивистскому случаю, т. е. формируют уравнения и их решения в галилеевых координатах в инерциальной системе отсчета. Отсюда калибровка, спиновые и другие эффекты плоского гравитационного поля в РТГ при попытках создания теории единого всеобъемлющего полевого взаимодействия. [c.455]

При решении задачи о конвективной устойчивости горизонтального слоя Рэлей предложил считать границы слоя плоскими и свободными. Получающиеся при этом граничные условия для скорости (5.11) позволяют получить простое точное решение задачи. Эти граничные условия, однако, являются в известной степени искусственными. В действительности свободная поверхность под действием возмущений деформируется. Поэтому следует, строготоворя, учитывать, что возникновение конвективных возмущений в жидкости приводит к искривлению свободной поверхности и появлению на ней гравитационно-капил-лярных волн. Влияние деформаций свободной поверхности на конвективную устойчивость горизонтального слоя жидкости изучалось в работах В. X. Изаксона и В. И. Юдовича рэ.зо]. [c.61]

Эйнштейну в 1921 г. была присуждена Нобелевская премия за заслуги перед теоретической физикой, в особенности за открытие закона фотоэлектрического эффекта . Заметим, что к тому времени уже были получены первые экспериментальные подтверждения общей теории отпосительпости (в 1919 г. во время полного солнечного затмения было обнаружено предсказанное этой теорией искривление лучей света, проходивших вблизи Солнца, под действием его гравитационного ноля). [c.18]

Чем крупнее заготовка и больше ее высота, тем в большей степени проявляется действие гравитационных сил (Рр), которые распределены неравномерно по объему заготовки. Это яв.т1яется причиной неоднородной плотности заготовки и искажения ее формы при спекании (рис. П.6, а). Гравитационными силами нельзя пренебрегать, если напряжения, обусловленные этими силами, в нриконтактной зоне соизмеримы с напряжениями, возникающими в результате искривления контактного перешейка. [c.91]

Технические условия проектирования гравитационных П. В отношении очертания П. в плане по франц. технич. условиям признается рациональным придание П. криволинейного очертания лишь при длине П. более 250 и при наличии со-ответствуюш его очертания долины в плане и профиле. Герм, практика придерживается тех же условий, американская же допускает искривление направления П. лишь в том случае, когда это оказывается выгодным в экономич. отношении. В отношении поперечного профиля П. франц. технич. уело-ВИЯ рекомендуют простой треугольный профиль, избегая отсыпей с верховой стороны. В Америке допускают для воздушной грани 2—3 перелома. В отношении °-ных явлений по франц. техническим условиям принимают меры путем возведения сооружений отдельными чередуюш имися секциями, отделяемыми друг от друга /°-ными швами, перекрываемыми непроницаемым п эластичным материалом. Расстояние между этими швами берется 15—30 м. Для увеличения водоне- [c.338]

Н. свойственны всо эти взаимодействия. 1) Г р а-в и т а ц и о и н о е взаимодействие. Пз опытов типа Этвеша [22], в которых исследовались вещества, различающиеся отношением числа Н. к чпслу протонов в ядрах, следует, что гравитационные ускорения протона и Н. равны друг другу с точностью порядка 10 . Ускорение Н. в поле земного тяготения было измерено также и непосредственно, хотя и с малой точностью, по искривлению траектории хорошо коллимированного в горизонтальной плоскости пучка очень медленных нейтронов [23]. 2) С л а б о о взаимодействие Н. проявляется в таких процессах, как р-распад п —> р + о -1- V, захват антинейтрино протонами V - - р —> —I- п е- (см. Нейтрино), ядерный захват [х-мезонов + Р п + V) и др. Подробнее см. Слабые вааи-модействи.ч, а также [24]. 3) Сильное (ядерное) взаимодействие. Остановимся кратко на частном случае сильных взаимодействий — ядерных взаимодействиях Н. с энергией до 15 Мэе. О взаимодействиях Н. больших энергий и о взаимодействиях с участием мезонов и гиперонов см. Ядерные реакции частиц высокой энергии, Э.гементарные частицы, а также [25]. [c.380]

Следующий крупный шаг в развитии наших представлений о пространстве и времени был сделан общей теорией относительности (или теорией тяготения Эйнштейна), установившей неразрывную связь свойств пространства и времени с происходящими в них материальными процессал1и. Обобщение СТО на любые формы движения позволило Эйнштейну установить связь гравитационных полей с искривлением пространства-времени. Было показано, что при наличии сильного гравитационного поля пространство-время искривляется и перестает быть евклидовым кратчайшим расстоянием между двумя точками пространства оказывается не прямая, а отрезок кривой. Тем самым общая теория относительности показывает, что нельзя говорить об однородности и изотропности пространства и однородности времени в целом, безотносительно к конкретным физическим системам и протекающим в них процессам. [c.9]

Меркурий, г = 3 — Венера, г = 4 — Марс, г = 5 — Юпитер, г = 6 — Сатурн, 1 = 7 — Уран, = 8 — Нептун, г = 9 — Плутон, Р1 — возмущающее ускорение движения КА из-за нецентральности поля притяжения Земли Рг — возмущающее ускорение движения КА вследствие солнечного излучения Рз — возмущающее ускорение, характеризующее влияние эффектов общей теории относительности на движение КА в пространстве, искривленном гравитационным влиянием Солнца. [c.288]

Во Вселенной возможно существование нейтронных и гиперонных звезд, высокая плотность и малый радиус которых вызывают эффект "гравитационного запирания" светового излучения. Этот эффект был предсказан теорией относительности и экспериментально наблюдался во время солнечных затмений как искривление светового луча от близко расположенных к солнечному диску звезд. Помимо этого известен эффект гравитационного "красного смещения" (чем больще напряженность фавитационного поля на поверхности звезды, тем сильнее спектральные линии смещены в сторону длинных волн). При очень больших фавитаци-онных полях световое излучение вообще не будет выходить за пределы гравитационного радиуса, т.е. звезда будет невидима. [c.102]

В.9. Общая теория относительности, Эйнштейн распространил принцип относительности и на неинерциальные системы отсчета, использовав еще и принцип эквивалентности, утверждающий одинаковость природы сил инерции в неинерциахо>ных системах отсчета я гравитационных сил. Исхода из этого и из (А2.4-2), с помощью представления об искривленном пространстве-времени он создал (с М. Гроссманом и Д. Гильбертом) теорию, предсказания которой до сих пор подтверждались (отклонение света и измененяе его частоты гравитационным полем, медленное вращение перигелиев планет и др. все эти эффекты верно предсгазаны количественной [c.54]

Характерно, что гравитационное поле учтено элементом тензора, в данном случае только goo- Но и этого достаточно, чтобы четырехмерное пространство стало неевклидовым. Искривлением трехмерного пространства х, у, z) мы пренебрегли, однако незначительные отклонения его от евклидового имеются, что можно понять, если вспомнить об отброшенных членах в (7.37). [c.297]

В заключение несколько слов о природе сил инерции. В ньютоновской механике появление сил инерции не только не находит объяснения, но и выглядит парадоксальным, на что было указано Э. Махом. В самом деле, из общих соображений во всех СО явления должны протекать одинаково, так как не видно причин, по которьш одни СО (инерциальные) преимущественны - в них вьтолняется второй закон Ньютона, в то время как в других (неинерциальных) второй закон Ньютона усложняется появлением сил инерции и, соответственно, механические явления протекают иначе. Причина неравноправия инерциальных и неинерциальных СО была вскрьгга Эйнштейном, который понял, что одинаковость проявления сил инерции и тяготения не случайна, а свидегельстаует об их единой природе. В созданной им теории тяготения - общей теории относительности - гравитационное поле и силы инерции обусловлены искривленностью (неэвклидовым характером) пространственно-временного континуума. [c.105]

Гравитационное взаимодействие. Н.— единственная из Егмеющих массу покоя элем, ч-ц, для к-рой непосредственно наблюдалось Гравптац. вз-ствие — искривление в доле земного тяготения траектории хорошо коллимированного пучка холодных Н. Измеренное гравитац. ускорение Н. в пределах точности экс-иерпмента совпадает с гравитац. ускорением макроскопич. тел. [c.453]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...