Гравитационный радиус
Гравитационный радиус
Чем все-таки отличается теория тяготения Эйнштейна от теории Ньютона? Начнем с простого варианта. Представим, что мы находимся на поверхности сферической невращающейся планетки и измеряем силу притяжения этой планеткой какого-нибудь тела при помощи пружинных весов. Мы знаем, что согласно закону Ньютона эта сила пропорциональна произведению массы планетки на массу тела и назад пропорциональна квадрату радиуса планетки. Радиус планетки: можно найти, к примеру, измеряя длину ее экватора и деля на 2я.
А что гласит о силе притяжения теория Эйнштейна? Согласно ей сила будет чуточку больше, чем вычисленная по формуле Ньютона. Мы позже уточним, что означает это “чуточку больше”.
Представим для себя сейчас, что мы можем равномерно уменьшать радиус планетки, сжимая ее и сохраняя при всем этом ее полную массу. Сила тяготения будет нарастать (ведь радиус миниатюризируется). По Ньютону, при сжатии в два раза сила растет в четыре раза. По Эйнштейну, возрастав ние силы снова же будет происходить чуточку резвее. Чем меньше радиус планетки, тем больше это отличие.
Если мы сожмем планетку так, что поле тяготения станет сверхсильным, то различие меж величиной силы, рассчитываемой по теории Ньютона, и настоящим ее значением, даваемым теорией Эйнштейна, наращивается очень. По Ньютону, сила тяготения стремится к бесконечности, когда мы сжимаем тело в точку (радиус близок к нулю). По Эйнштейну, вывод совершенно другой: сила стремится к бесконечности, когда радиус тела становится равным так именуемому гравитационному радиусу.
Этот гравитационный радиус определяется массой небесного тела. Он тем меньше, чем меньше масса. Но даже для циклопических масс он очень мал. Так, для Земли он равен всего одному сантиметру! Даже для Солнца гравитационный радиус равен только 3 километрам. Размеры небесных тел обычно много больше их гравитационных радиусов. К примеру, средний радиус Земли составляет 6400 км, радиус Солнца 700 тыщ км. Если же настоящие радиусы тел много больше их гравитационных, то отличие сил, рассчитанных по теории Эйнштейна и теории Ньютона, очень не достаточно. Так, на поверхности Земли это отличие составляет одну миллиардную часть от величины самой силы.
Только когда радиус тела при его сжатии приближается к гравитационному радиусу, в настолько сильном поле тяготения различия нарастают приметно, и, как уже гово-рилось, при радиусе тела, равном гравитационному, настоящее значение силы поля тяготения становится нескончаемым.
До того как дискуссировать, к каким следствиям это ведет, познакомимся с некими другими выводами теории Эйнштейна.
Сущность ее состоит в том, что она неразрывно связала геометрические характеристики места и течение времени с силами гравитации. Эти связи сложны и разнообразны. Отметим пока едва два принципиальных происшествия.
Согласно теории Эйнштейна время в сильном поле тяготения течет медленней, чем время, измеряемое вдалеке от тяготеющих масс (где гравитация слаба). О том, что время может течь по-разному, современный читатель, естественно, слышал. И все таки к этому факту тяжело привыкнуть. Как может время течь по-разному? Ведь согласно нашим интуитивным представлениям время — это продолжительность, то общее, что присуще всем процессам. Оно подобно реке, текущей постоянно.
Отдельные процессы могут течь и резвее и медлительнее, мы можем на их оказывать влияние, помещая в различные условия. К примеру, можно нагреванием ускорить течение хим реакции либо замораживанием замедлить жизнедеятельность организма, но движение электронов в атомах при всем этом будет протекать в прежнем темпе. Все процессы, как нам представляется, погружены в реку абсолютного времени, на течение которой, казалось бы, ничто оказывать влияние не может. Можно, по нашим представлениям, убрать из этой реки вообщем все процессы, и все равно время будет течь как пустая продолжительность.
Так числилось в науке и во времена Аристотеля, и во времена И. Ньютона, и позднее — прямо до А. Эйнштейна. Вот что пишет Аристотель в собственной книжке “Физика”: “Время, протекающее в 2-ух схожих и одновременных двиижениях, одно и то же. Если б оба промежутка времени не протекали сразу, они все-же могли быть схожи… Как следует, движения могут быть различные и независящие друг от друга. И в том и в другом случае время полностью одно и то же”.
Еще выразительнее писал И. Ньютон, считая, что гласит об тривиальном: “Абсолютное, настоящее, математическое время, взятое само по себе, без дела к какому-нибудь телу, протекает единообразно, соответственно сво-ей своей природе”.