Факультет

Студентам

Посетителям

Парадокс Маха

Нам надо еще вернуться к парадоксу с вращающимся шаром. Парадокс состоял в том, что казалось трудно понять, относительно чего же вращается шар и почему на нем возникают силы инерции.

Мах думал, что эти силы связаны со звездами, — идея, идущая, конечно, от Кеплера. Как и во всяком парадоксе, в рассуждениях есть прямая ошибка. Парадокс существовал бы и представлял вызов физикам, если бы вращающийся шар можно было рассматривать как связанный лишь с малой областью пространства. В действительности шар окружен собственным гравитационным полем, о котором мы ни в коем случае не должны забывать, если хотим разобраться в силах инерции. Далее, надо рассматривать не шар, который вращался всегда, начиная от t = — ∞, так как такого момента просто не было, а считать, что он начал вращаться в какой-то определенный момент t = 0 (для парадокса это существенно). В этот момент у шара было статическое поле, заполняющее все пространство. Когда шар начал вращаться из-за конечности скорости распространения гравитационного поля, на больших расстояниях оно начнет изменяться позже, чем на малых, и всегда найдутся такие расстояния, до которых в заданный момент информация о вращении шара еще не дойдет.

Поэтому шар вращается не относительно какого-то наблюдателя — какую связь между таким наблюдателем и силами инерции можно указать? — а относительно своего собственного гравитационного поля на больших расстояниях. Когда шар начинает вращаться, поле закручивается хитрым образом, подобно лучу прожектора, вращающегося в начале координат. Такое закрученное поле и эквивалентно полю сил инерции во вращающейся системе координат, связанной с шаром.

Таким же образом разрешается парадокс с зарядом, который находится в падающем лифте. Парадокс состоит в том, что этот заряд, подчиняясь принципу эквивалентности, не должен излучать. В задачу входит тот же вопрос — относительно чего ускоряется заряд? И опять непонятно, какое может иметь отношение наблюдатель на Земле — инерциальная система координат — к излучению заряда?

Рассуждать надо так же. Когда лифт начал падать, электромагнитное поле электрона на бесконечности (естественно, вне лифта, в этом и состоит нелокальность) остается в покое. Ускоряясь, электрон как бы растягивает поле, деформирует его. Если ускорение большое, электрон как бы выскакивает из собственного поля. Естественно, что на такое возмущение следует реакция — электрон излучает, часть энергии, идущей на восстановление разрушенного поля, уходит из системы. Таким образом, ускорение электрона на самом деле абсолютно: электрон ускоряется относительно собственного поля. Ничего похожего нет у наблюдателя на Земле. Заряд в его руках все время покоится относительно своего поля, и тот факт, что с точки зрения наблюдателя в лифте этот заряд ускоряется, никакого отношения к физической задаче не имеет.

Оба примера хорошо иллюстрируют, как аккуратно надо обращаться с ускоренными телами и как просто тогда разрешаются все парадоксы. Такую стройную теорию, какой представляется сейчас теория относительности, поставить в тупик до сих пор никому не удавалось. Ее трудные места и возможные парадоксы давно известны, хотя и не всегда легко увидеть их решение.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: