На плечах гигантов (Хокинг, Эйнштейн) - страница 117

Космический корабль пролетает мимо астронавта справа налево со скоростью 4/5 скорости света. Член экипажа испускает импульс света, который попадает в отражатель и возвращается обратно.

Этот свет видят и астронавт-наблюдатель, и пассажиры корабля. Однако они по-разному оценят, какое расстояние прошел свет после отражения.

По Эйнштейну, скорость света одинакова для всех свободно движущихся наблюдателей, хотя у каждого из них будет ощущение своей, отличной от других, скорости света.

Из только что доказанного положения – скорость света в поле тяжести является функцией места – нетрудно с помощью принципа Гюйгенса доказать, что лучи света, распространяющиеся поперек поля тяжести, должны искривляться. В самом деле, пусть E – плоскость равной фазы некоторой плоской световой волны в момент времени t, а Р_>1 и Р_>2 – две точки на ней, расстояние между которыми равно единице. Точки Р_>1 и Р_>2 лежат в плоскости чертежа, которая выбрана так, что взятая по нормали к ней производная от Ф, а следовательно, и от с, обращается в нуль. Описывая около точек Р_>1 и Р_>2 окружности радиусами c_>1dt и c_>2dt и проводя к ним общую касательную, получаем плоскость равной фазы, точнее, ее сечение плоскостью чертежа для момента времени t + + dt, причем с_>1 и с_>2 представляют собой скорости света соответственно в точках Р_>1 и Р_>2. Следовательно, угол отклонения луча света на пути cdt составляет

если мы его считаем положительным, когда луч света изгибается в сторону возрастания n’. Таким образом, угол отклонения на единицу пути луча света будет равен

Наконец, для отклонения α, которое луч света испытывает на любом пути s в сторону n’, получаем выражение

(4)

Такой же результат можно было бы получить также путем непосредственного рассмотрения распространения луча света в равномерно ускоренной системе отсчета К’, преобразования результата к системе К и затем обобщения на случай гравитационного поля произвольного вида.

Гравитационное поле массивного тела, например, Солнца, искривляет траекторию света далекой звезды.

Согласно выражению (4), проходящий мимо какого-либо небесного тела луч света испытывает отклонение в сторону убывания гравитационного потенциала, т. е. в сторону небесного тела. Это отклонение есть

где k – гравитационная постоянная, М – масса небесного тела, Δ – расстояние от луча до центра небесного тела.

Стандартная модель жизни и смерти нашей Вселенной. Без теоретических работ Эйнштейна эта модель не была бы возможна с математической точки зрения.

На этой иллюстрации слева направо – триллионные доли секунды после Большого взрыва, когда Вселенная инфляционно расширяется от размеров меньше атома с массой пакетика сахара до диаметра галактики.