Вселенная Эйнштейна

Из (10.84) следует, что увеличивается по мере приближения частицы к большому телу, подобному нашему Солнцу, так как х при этом принимает увеличивающиеся отрицательные значения. Это соответствует принципу Маха, согласно которому инерция частицы обусловлена наличием других тел. Из этого принципа следует, что собственная масса частицы, т. е. значение то, когда частица достаточно удалена от всех звезд, также является результатом взаимодействия частицы с удаленными звездами нашей Вселенной. Эйнштейн надеялся, что применение его теории ко всей Вселенной как к целому сможет дать основу для понимания природы собственной массы частицы, в соответствии с точкой зрения Маха. Хотя эта надежда не оправдалась, зависимость (10.84) массы от гравитационного поля соседних масс указывает на то, что в идеях Маха есть некоторая доля истины. В последние годы многие исследователи пытались эти идеи Маха полностью включить в обобщенные варианты теории Эйнштейна [108, 35, 58, 281, 282, 104], но содержание всех этих работ выходит за рамки данной книги. [c.274]

Такое объяснение происхождения центробежных сил нельзя считать удовлетворительным, и еще задолго до Эйнштейна Дж. Беркли (1685—1753) и Э. Махом (1838—1916) была выдвинута идея о том, что причиной центробежных сил являются массы, распределенные во Вселенной. Если принять эту точку зрения, то и силы инерции становятся силами взаимодействия. [c.473]

Вселенная стационарна, что ее свойства не зависят от времени. Конечно, планеты и звезды движутся, звезды рождаются и гибнут, но в целом во всей Вселенной число частиц постоянно, а ее границы, как полагал Эйнштейн, не зависят от времени. Эйнштейн попытался найти решения уравнений поля тяготения в приложении к такому статическому пространству. Однако результаты расчетов обескуражили самого творца теории — статическое пространство не являлось решением уравнений (92). Эйнштейн попытался исправить положение введением поправок в созданные им уравнения, а именно предположил существование силы отталкивания, которая растет с расстоянием [c.144]

Как Вы уже знаете, А. Эйнштейном была выдвинута идея о существовании космического отталкивания. Если учесть эти силы в уравнениях динамики Вселенной, то полное ускорение а оказывается равным [c.230]

В рамках ОТО нестационарные космологические решения уравнений Гильберта — Эйнштейна впервые были получены в 1922 г. известным советским ученым А. А. Фридманом . По Фридману, существует три типа расширяющихся Вселенных два бесконечных, а третий — замкнутый, но без границ выбор той или иной модели существенно зависит от знания средней плотности материи во Вселенной. РТГ приводит к единственной бесконечной, расширяющейся, но плоской Вселенной, трехмерная часть которой евклидова. При расширении Вселенной она переходит из состояния с максимальной плотностью в состояние [c.160]

Отметим тесную связь между этим геодезическим принципом и динамическим принципом теории Эйнштейна. Там также задача о движении эквивалентна нахождению геодезической линии риманова пространства. Это риманово пространство имеет четыре измерения, так как пространство и время вместе образуют единый четырехмерный континуум. Из закона инерции получается решение задачи о движении планет без введения каких бы то ни было сил гравитации. Принцип Якоби применим в релятивистской механике частицы. Единственная разница заключается в том, что риманова структура четырехмерного континуума является внутренним свойством вселенной, а не следствием наличия кинематических связей. [c.167]

После открытия расширения Вселенной аргументы Эйнштейна о необходимости условия Л=т =0 отпали и Эйнштейн отказался от этой гипотезы. Однако мн. специалисты считали, что следует писать ур-ыпя Эйнштейна (1) с К. п., а её знак и конкретное значение должны определить будущая физ. теория п астр, наблюдения. Сравнение темпа расширения Вселенной с возрастом небесных тел показывает, что в сегодняшней Вселенной Л <10- см . [c.475]

Модели однородной изотропной нестационарной Вселенной носят имя А. А. Фридмана, нашедшего в 1922— 1924 осн. решения соответствующих ур-ний Эйнштейна. [c.475]

Общая теория относительности, устраняющая разграничение между эффектами тяготения и инерции, казалось, еще более подкрепляет требования материальной причины инерции. В пользу требования Маха,— пишет далее Эйнштейн,— говорит еще и то, что, согласно уравнениям поля тяготения, ускорительная индукция действительно существует, хотя и является столь слабым эффектом, что возможность ее прямого обнаружения с помощью механических опытов исключена В этой работе Эйнштейн одновременно вносит и критический момент в отношении принципа Маха. Для выполнения постулата Маха в уравнения поля приходится вводить член, не основанный на опытных данных и не обусловленный логически остальными членами уравнений. В 1924 г. Эйнштейн высказался более категорически в отношении Маха. Мы видим,— пишет Эйнштейн,— что для Ньютона пространство было чем-то физически реальным. Это ясно донимал Мах, который первым после Ньютона подверг глубокому анализу основания механики. Он пытался избежать гипотезы об эфире механики , сводя инерцию к непосредственному взаимодействию рассматриваемой массы со всеми остальными массами Вселенной. Хотя эта идея логически и возможна, но в наши дни она как теория взаимодействия уже не может рассматриваться всерьез. Механический эфир, [c.377]

Физическое пространство Вселенной Эйнштейна — де Ситтера бесконечно и не имеет горизонта, аналогичного рассмотренному в 12.7. Горизонт пространства де Ситтера, представленный в (12.172) и (12.173), был определен как наиболее удаленное место, из которого находящийся в начальной точке наблюдатель может принять еще информацию через какой угодно промежуток времени в будущем. Поэтому его можно назвать горизонтом будущего. Во Вселенной, начавшейся с Большого взрыва, можно установить уже несколько типов горизонтов, в частности горизонт прошлого [204]. В случае Вселенной Эйнштейна — де Ситтера (12.196) принимает вид [c.376]

Как будет выяснено в гл. XXXI, система механики Ньютона является частным случаем релятивистской механики Эйнштейна, примененной к движениям в областях, малых по масштабу по сравнению с масштабами Вселенной, и со скоростями, малыми по сравнению со скоростью распространения света в пустоте. Такое приближение совершенно достаточно для земной практики, включая и современные космические полеты ракетных аппаратов с их пока еще сравнительно малым удалением от Земли и малыми по сравнению со скоростью света скоростями. [c.11]

Авогадро Na и Больцмана к), элементарному электрическому заряду е, скорости света с, постоянной Планка h, константам физики элементарных частиц (массы покоя электрона т протона nif, и нейтрона т , константы сильного и слабого аяг взаимодействий). Понимание физического содержания и роли отдельных постоянных, входящих в качестве характеристических параметров в структуры различных физических теорий, невозможно без краткого изложения существа данной теории. Например, исторически первая константа физики—постоянная тяготения G— вводит нас в круг проблем теории гравитащш, крупнейшей и до сих пор еще не решенной проблемы современной физики. Изучение различных граней такой важнейшей физической постоянной, как скорость света с, нельзя представить без изложения основных идей специальной и общей теорий относительности А. Эйнштейна. Постоянная Планка А открывает нуть к познанию физики микромира. Физика элементарных частиц требует обсуждения современных теорий объединения различных взаимодействий. При этом на авансцену выходят связанные с классическими размерными физическими постоянными новые фундаментальные безразмерные величины— константы сильного а электромагнитного а слабого а г и гравитационного взаимодействий, размерность физического пространства N. Решение проблемы фундаментальных постоянных в целом требует анализа последних достижений физики элементарных частиц и космологии, синтеза успехов этих наук. Изучение физических постоянных с необходимостью превращается в связанный единым сюжетом рассказ о путях развития и проблемах физики. Сюжет весьма волнующ— возникновение и эволюция Вселенной, происхождение жизни и разума. Мировоззренческий аспект подобного рассмотрения проблемы постоянных очевиден. [c.7]

Попробуем взглянуть на физические постоянные, приведенные в табл. 1, так ска 1ать, глазами Эйнштейна . Безразмерных констант в ней не так уж и много — это отношения масс, отношения различных магнитных моментов, постоянная тонкой структуры а. По МНС1ШЮ проф. И. Л. Розенталя, безразмерные величины mjm и где — усредненная масса нуклона, являются фундаментальными безразмерными величинами, опре-деляющи ш сложную структуру Вселенной [32]. Постоянная тонкой структуры а является количественной характеристикой одного из четырех фундаментальных взаимодействий, существующих в природе,— электромагнитного, и нам еще предстоит обсуждение ее фундаментального значения в физике. Пока отметим следующее. Помимо электромагнитного взаимодействия другими фундаментальными взаимодействиями являются гравитационное, сильное и слабое. Существование безразмерной константы электромагнитного взаимодействия а, = е I (ft ) я 1131 предполагает, очевидно, наличие аналогичных безразмерных констант, являющихся характеристиками остальных трех типов взаимодействий. Эти константы нам также еще предстоит обсудить, пока же вьшишем выражения для них и их числовые значешя [c.42]

Космология по Ньютону . Выше уже отмечалось, что силы тяготения определяют движения планет и Галактик, эволюцию Вселенной в целом. Нельзя ли, используя законы Ньютона, попытаться построить хотя бы приближенную модель дш1амики Вселенной Это представляется возможным, но на это впервые указали английские астрофизики Э. Милн и В. Маккри всего лишь в 1934 г., т. е. спустя почти 250 лет после Ньютона. Парадоксально, но модель динамики Вселенной могла быть построена еще Ньютоном. Вероятнее всего, это не было сделано в силу прочно укоренившегося еще со времен Древней Греции представления о неизменности, стационарности Вселенной. О динамике Вселенной долгое время никто даже и не догадывался. Поэтому излагаемая ниже космология по Ньютону появилась уже после создания А. Эйнштейном в 1917 г. общей теории относительности, после теоретического предсказания А. Фридманом в 1922 г. расширения Вселенной, после экспериментального подтверждения этого явления в 1929 г. американским астрономом Э. Хабблом. Ньютоновская космологическая модель дает первый набросок эволюции Вселенной, раскрывает новые грани в раскрытии физической сущности гравитационной постоянной. [c.58]

Постановка задачи. Раскрытие сушности одной из важнейших фундаментальных постоянных—скорости света с— на протяжении долгого времени являлось одной из труднейших задач физики. Проблема оказалась чрезвычайно многогранной, в единый узел сплелись трудности выяснения природы света и измерения скорости его распространения, интерпретации этой абсолютной скорости. Теоретический анализ этих проблем привел А. Эйнштейна к необходимости радикального пересмотра казавшихся незыблемыми классических представлений о пространстве и времени, созданию специальной теории относительности. Новую трактовку получило явление гравитации, родилась космология как наука о происхождении и эволюции Вселенной. Человеческому анализу стали доступны не только земные и астрономические наблюдения, предметом научных исследований стали глобальные проблемы расшития Вселенной. [c.111]

Взяв принципиально иные начальные условия, советский математик и физик А. А. Фридман в 1922 г. нашел другое решение уравнений тяготения. В отличие от Эйнштейна, считавшего Вселенную статичной, Фридман исходил только из одного предположения—Вселенная в целом однородна. Обоснование этого предположения дано в 1. Результат, полученный Фридманом, удивителен— гранш ы Вселенной не могут быть неизменными. 144 [c.144]

Первостепенной задачей теории является нахождение единой причины существующих частных явлений или законов и уменьшение числа независимых исходных положений. Этот процесс давно уже идет в физике. Достаточно вспомнить объединение земного и космического тяготений в законе всемирного тяготения Ньютона, объединение электричества и магнетизма в электродинамике Максвелла, установление связи между микро- и макропараметрами систем Больцманом, связь геометрии физического пространства с теорией гравитации в общей теории относительности Эйнштейна и т. п. Удивительнейший пример единства природы открывает связь явлений, происходящих в микромире и Вселенной, о чем идет речь в этой части книги. Многие свойства Вселенной определяются характеристиками фундаментальных взаимодействий, происходящих в микромире. И, напротив, происходящие во Вселенной процессы дают много для понимания свойств элементарных частиц и необходимы для построения правильной теории. Но все же впереди очень и очень шого работы. [c.200]

В настоящее время вопрос о тепловой смерти Вселенной стоит иначе, чем во времена Клаузиуса—Больцмана и недавнего прошлого. В соответствии с современными данными наблюдений Метагалактика представляет собой расширяющуюся систему и, следовательно, является нестационарной. Поэтому вопрос о тепловой смерти Вселенной нельзя даже ставить. Действительно, учет особенности Вселенной как гравитирующей системы в теории тяготения Эйнштейна приводит к тому, что для Вселенной не существует состояния максимальной энтропии. Поэтому энтропия Вселенной в каждой ее области может возрастать неограниченно без того, чтобы Вселенная приближалась к состоянию с максимальной энтропией, т. е. к тепловой смерти . [c.73]

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]

Еще более серьезным обстоятельством была мысль Эйнштейна о том, что при наличии гравитации не может соблюдаться принцип постоянства скорости света. Вследствие этого геометрическая структура Вселенной не могла бы быть типа пространства Минковского. Ее следовало обобщить таким образом, чтобы эта структура была пространством Минковского лишь в малом, а при конечных размерах пространство приобретало бы кривизну . Это бы означало, что геометрия мира, оставаясь метрической, приобрела вместо четырехмерной евклидовой четырехмерную римаиову струк- [c.333]

Минковский первым показал, что, рассматривая евклидово многообразие в четырех измерениях, так называемую вселенную, или пространство-время, можно геометрически просто представить введенные Эйнштейном связи между пространством и временем. Для этого он брал три оси в прямоугольных координатах пространства и четвертую ось, нормальную к трем первым, на которую наносились значения времени, умноженные на с ]/— 1. Сейчас принято относить к четвертой оси вещественное значение с(, но в этом случае плоскости, проходящие через эту ось и нормальные к пространству, будут иметь гиперболическую псевдоевклидову геометрию, основной инвариант которой будет — х — dy — dz . [c.650]

В прошлом веке считали, что общая масса Вселенной всегда постоянна. При этом руководствовались законами сохранения массы и энергии. Однако в 1905 году Альберт Эйнштейн (1879—1955) сформулировал свою знаменитую теорию относительности, в которой показал, что масса и энергия в действительности взаимосвязаны и что они, подобно различным формам энергии, превращаются друг в друга по определенному закону. Так, если закон преобразования тепла в механическую энергию можно записать следующим образом тепло в (к яор лт)—механическая энергая(ъ джоулях)Х ,/9, то закон превращения массы в энергию змяеывается аналогично энергия в(эртах) масса в (г]1а.ммах) X с , где с — скорость света в вакууме (сантиметры в секунду), с — скорость света я вакууме (сантиметры в секунду), то есть, короче говоря, Е = Мс Таким образом, если рассматривать энергию как одну из форм массы (и наоборот), тогда оба закона сохранения можно объединить общим законом если исчезает какое-то количество массы, то появляется зквивалеытмое количество энергии (и наоборот). [c.34]

Отд. частные случаи этих моделей часто называют по именам учёных, внёсших большой вклад в их изучение (напр., модель Эйнштейна де Ситтера — к 0, А=0 на рис.). Открытие Э. Хабблом (Е. Hubble) в 1929 расширения Вселенной (см. Хаббла гакон) и все последующие исследования показали, что модель Фридмана хорошо описывает эволюцию видимой части Вселенной от самых ранних этапов начала расширения до наших дней, хотя конкретные значения параметров модели подлежат дальнейшему уточнению. В теоретич. космологии рассматривают также н др. модели, наир, модели однородной анизотропной Все- [c.475]

Происхождение П. ф. По мере движения в прошлое к космология, сингулярности (t — 0) в изотропной космология. модели Фридмана все флуктуации нопадают в режим Ь Ь , [в частности, все масштабы, превышающие 50(Я/50) к /2 Мпк в настоящее время, находились в этом режиме в момент перехода от радиац.-домиви-ров. стадии эволюции Вселенной к стадии доминирования нерелятивистского вещества]. В этом режиме П. ф. не могут быть созданы никакими локальными физ. процессами вследствие принципа причинности. Поэтому в классич. космологии П. ф, изначально возникают в космология, сингулярности. Математически это означает, что их величина и пространственное распределение (или спектр в фурье-предстанлении) должны быть произвольна заданы при — О в качестве нач. условий для ур-ний тяготения Эйнштейна (см. Тяготение). Не используя наблюдательных данных, ничего более про тип, амплитуду и спектр П. ф. сказать нельзя иными словами, свойства П. ф. невозможно предсказать априори. В этом состоит проблема нач. условий классич. космологии. [c.554]

Тот факт, что Вселенная в прошлом проходила через состояние с темп-рой Т Ю К, следует из существования в настоящее время изотропного микроволнового фонового излучения (реликтового излучения) со строго тепловым (планковским) спектром, а наличие темп-р Т 10 —10 К (100 кэВ — 1 МэВ) в ещё более ранний момент — из теории космологич, нуклеосинтеза, дающей правмьные значения для наблюдаемых концентраций дейтерия, гелия-3, гелия-4 и лития-7. Дальнейшая экстраполяция в прошлое, в область более высоких энергий, плотностей энергии и темп-р, следует из ур-ний классич. теории гравитации — общей теории относительности (см. Тяготение). Согласно этой теории, С. к. есть частный случай сингулярностей (особенностей), возникающих в решениях ур-ний Эйнштейна, а существование матем. G. к. нензбежно следует из факта изотропного расширения наблюдаемой частя Вселенной в настоящее время и существования редихр [c.522]

Внутри горизонта событий в чёрной дыре никакие силы не MOiyT удержать тело от дальнейшего сжатия. Процесс сжатия наз. гравипшционным коллапсом. При этом растёт поле Т.— увеличивается искривлённость пространства-времени. Доказано, что в результате гравитац. коллапса неизбежно возникает сингулярность пространства-времени, связанная, по-видимому, с возникновением его бесконечной искривлённости. (Об ограничении применимости теории Эйнштейна в таких условиях см. след, раздел.) Теоре-тич. астрофизика предсказывает возникновение чёрных дыр в конце эволюции массивных звёзд возможно существование во Вселенной чёрных дыр и др. происхождения. Чёрные дыры, по-видимому, открыты в составе нек-рых двойных звёздных систем. [c.191]

В подавляющем большинстве мыслимых процессов во Вселенной и в лаб. условиях квантовые эффекты гравитации чрезвычайно слабы, и можно пользоваться неквантовой теорией Эйнштейна. Однако квантовые эффекты должны стать весьма существенными вблизи сингулярностей поля Т., где искривления пространства-времени очень велики. Теория размерностей указывает, что квантовые эффекты в гравитации становятся определяющими, когда радиус кривизны пространства-времени (расстояние, на к-ром проявляются существенные отклонения от геометрии Евклида чем меньше этот радиус, тем больше кривизна) становится равным величине = Ghj . Расстояние Гпл наз. планковской длиной оно ничтожно мало Гпл< 10 см. В таких условиях теория тяготения Эйнштейна неприменима. [c.192]

Нринцнн эквивалентности Эйнштейна гласит, что силовое поле, возникающее, когда телу сообщается ускорение или вращение, в зависимости от выбора системы отсчета можно рассматривать как инерционное или как гравитационное. Но при этом возникает важный вопрос, который ведет к глубоким, еще не решенным задачам являются эти силовые поля результатом движения по отношению к пространству-времени, существующему независимо от веществ, или само пространство-время создано веществом Иначе говоря, создается ли пространство-время галакти-КЭМП и другими TGJisMii Вселенной [c.41]

Эйнштейн признавал возможную справедливость по добной точки зрения, но предпочитал теорию, предложенную английским философом XVIII в. Дж. Беркли. Беркли утверждал, что если Земля — единственное тело во Вселенной, то бессмысленно говорить о возможности ее врапцения. Такой взгляд в какой-то степени разделяли немецкий философ II математик XVII столетия Г. В. Лейбниц и голландский физик Хр. Гюйгенс, по впоследствии этот взгляд был забыт, и лишь в конце XIX в. австрийский физик Э. Мах возродил его, предложив научную теорию, с первого взгляда весьма правдоподобную. [c.42]

С точки зрения Маха, космос, лишенньп звезд, не имеет той пространственно-временной структуры, по отношению к которой могла бы вращаться Земля. Для существования гравитационных (или инерциоппых) полей, способных сплющить планету (или поднять жидкость па стенку вращающегося ведра), необходимо существование звезд, создающих структуру пространства-временн. Вначале Эйнштейн надеялся, что принцип Маха может быть введен в теорию относительности он создал модель Вселенной, в которой пространственно-временное строение существует лишь постольку, поскольку существуют создающие ее звезды и другие материальные тела. В последовательной теории относительности,— писал Эйнштейн в первом мате- матическом описании этой модели (1917 г),—не может быть никакой инерции относительно пространства", а лишь инерция масс по отношению друг к другу. Если, следовательно, я удалю какую-то массу достаточно далеко от всех других масс Вселенной, ее инерция упадет до нуля . Позже, однако, он отказался от принципа Маха. [c.42]

Полагая А > О, Эйнштейн нашел решение этих уравнений, описывающих модель статически однородной Вселенной, обладающей замкнутым пространством. В том же году де-Ситтер нашел решение уравнений Эйнштейна, соответствующее статической моделипустогомира. В 1922—1924гг. А. А. Фридман предложил модель нестационарной Вселенной. Современная релятивистская космология во многом опирается на работы Фридмана. Теория однородной изотропной Вселенной вслед за Фридманом развивалась многими учеными. Учитывая, что кривизна пространства может быть положительной, нулевой и отрицательной и что космологический член может также принимать такие значения, легко понять разнообразие в наборе возможных решений космологической проблемы. Многочисленные затруднения теории однородной изотропной Вселенной, основанной на теории тяготения Эйнштейна, вызвали появление теорий Эддингтона, Дирака, Иордана, в которых теория тяготения Эйнштейна дополняется или обобщается, и теорий Бонди — Голда, Милна и др., которые отходят от теории тяготения Эйнштейна при реше- [c.374]

В 1922 г. Эйнштейн опять обраш ается к принципу Маха Ф. Селети обсудил вопрос о возможности бесконечной Вселенной, в которой не имеет места парадокс Г. Зеелигера. В этой модели Вселенной нет бесконечно больших градиентов потенциалов, а средние скорости звезд малы. Галактики образуют системы. На каждой следуюш ей ступени системы предыдущей входят как составные части. [c.377]

Великого Эйнштейна не нужно представлять читателям. Несколько слов о М. Смолуховском. Родился он в Фордербрюле близ Вены. Окончил Венский университет, работал во Львовском университете, а затем в Краковском, где в последний год жизни был ректором. Основные работы посвящены молекулярной физике, термодинамике, статистической физике. Так он создал теорию броуновского движения, исходя из кинетического закона распределения энергии. Эта теория доказала справедливость кинетической теории теплоты, Способствуя ее окончательному утверждению. Им создана теория термодинамических флуктуаций, которая нанесла удар гипотезе тепловой смерти Вселенной, следовавшей из классической трактовки второго начала термодинамики. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...