Свойства гравитации

Созданная Исааком Ньютоном теория тяготения давала стройное объяснение законам движения планет, до этого познаваемым эмпирическим путем, удивительной на первый взгляд связи между весом тел и движением Луны. Второй этап разработки теории тяготения начался с создания Альбертом Эйнштейном в 1916 г. общей теории относительности. Она установила, что пространство и время искривляются, что длины и промежутки времени зависят от полей тяготения. Движение тел в таких условиях изменяется. Общая теория относительности дала замечательное физическое истолкование глубоких идей Н. И. Лобачевского и Г. Римана о возможности геометрических систем и свойств пространства.

Долгое время общая теория относительности в какой-то мере стояла в стороне от основного русла развития физики. Академик Я. Б. Зельдович и другие в статье "Анатомия тяготения", опубликованной в газете "Известия: 15 марта 1972 г., писали, что проблемы тяготения и общей теории относительности привлекают пристальное внимание ученых и разрабатываются усиленными темпами именно в последние годы. Сказываются и успехи астрономии и астрофизики и освоения космоса. Стало ясно, что эффекты, предсказанные теорией Эйнштейна, играют важную роль в эволюции Вселенной и отдельных небесных тел. Так, во Вселенной прямая может не быть кратчайшим расстоянием между двумя точками. В ней нет единого времени - сколько видов пространства, столько и времен, а геометрия пространства зависит от тяготения - гравитации. Оказалось, что именно теория относительности помогает увидеть реальную картину мира, объяснить то, что, по представлениям классической физики, выглядит необъяснимым.

Почему Меркурий не идет по одной орбите, а отклоняется так, что через год попадает не на старое место, а рядом с ним? Почему лучи звезд искривляются вблизи Солнца? Потому, что реальное пространство искривлено и может быть сколь угодно сложным. В данном случае условия диктует фундаментальный закон природы - гравитация, тяготение.

Почему ученые с такой настойчивостью занимаются гравитацией? Дело в том, что предсказанное поле гравитации может переносить информацию так же, как электромагнитное поле, и стать практически неисчерпаемым источником энергии. Задача ученых в дальнейшем будет состоять в том, чтобы определить энергию этого особого рода поля и найти способ его выделить.

В отличие от специальной теории относительности, общая теория относительности Эйнштейна не считалась строго доказанной и требовала анализа и проверки. Важный вклад в эту область внес академик АН УССР А. 3. Петров, в 1972 г. удостоенный Ленинской премии за работы в области гравитации.

А. 3. Петров и физик и геометр. С юности его занимала идея многообразия пространств во Вселенной. Сколько их? Какие они? Чем отмечена их геометрия? Он описал и классифицировал пространства во всем их многообразии.

Если современникам Эйнштейна казалось чудом провозглашенное им многомерное пространство с относительностью времени, то не менее удивительным кажется тот факт, что все выглядевшие бесчисленными пространства Эйнштейна в oклассификации академика Петрова сведены только к трем видам. Исследуя данную проблему, А. 3. Петров прибегнул к тензорному исчислению и теории групп. Алгебраическая классификация полей тяготения позволила ему классифицировать идущие из космоса к Земле гравитационные волны, причем разработать для них объективную, или, как говорят математики, инвариантную, классификацию.

Известный пример относительности тяготения - невесомость. Стоя на Земле, человек ощущает свой вес - силу притяжения его Землей, в то время как космонавт на летящем вокруг Земли спутнике испытывает состояние невесомости, хотя его расстояние от центра Земли изменилось ненамного.

Созданная А. 3. Петровым инвариантная, т. е. не зависящая от выбора наблюдателя, классификация гравитационных волн получила всемирное признание. Сейчас ученые-экспериментаторы изыскивают разнообразные способы для улавливания гравитационных волн, создают детекторы, их распознающие. "Дело в том, - говорил A. 3. Петров, - чтобы угадать частоту этих колебаний, их интенсивность и конечно же не спутать с какими-нибудь другими колебаниями, например с обыкновенными сейсмическими толчками земной коры".

Большой вклад в развитие современного учения о поле гравитации внес выдающийся советский ученый академик B. А. Фок. Его расчеты дали в руки московскому исследователю В. А. Бунину (АН СССР) ключи для генерирования гравитационных волн. Предсказываемая В. А. Буниным гравиосвязь обладает несравненными преимуществами перед известными радиотехническими, лазерными, ультразвуковыми средствами связи.

"Связь на волнах тяготения,v- подчеркивает В. А. Бунин,v- преодолеет любые преграды, будь то монолитная толща земного шара, мощные облака, скопления астероидов или других космических тел в межзвездном пространстве".

В. А. Бунин разработал схемы датчиков, которые должны отзываться на волны тяготения, особой антенны и других устройств связи на волнах тяготения. Его изобретения закрепили отечественный приоритет в области возможной гравитационной связи будущего.