Гравитомагнитный эффект
будет ли обнаружен?
15 августа 2005 года
Фредерик Генри-Куанье теперь имеет веб-сайт, где он представляет и объясняет свои работы:
http://toronto.dess-res.univ-mrs.fr/sitefred
Источники:
и
Зонд NASA Gravity Probe B завершает свою первую годовщину в космосе
Начните с того, что посмотрите на запуск аппарата. Я вам гарантирую, вы почувствуете себя там:
http://www.gravityprobeb.com/movies/launch01.mov
Общая теория относительности обладает довольно особенным аспектом, который можно, например, обнаружить в «метрике Керра», используемой для описания вращающихся массивных объектов. Когда объект обладает очень большой массой, появляется явление, называемое «захватом рамки» (в буквальном смысле — «вращение системы координат»). Что это означает? Представьте себе систему, состоящую из двух масс, соединённых пружиной. Эту пружину можно растянуть двумя способами:
-
Повернув всю систему. Тогда проявится центробежная сила.
-
«Повернув пространство».
Оказывается, люди задавали себе эти вопросы задолго до появления общей теории относительности. Ньютон сначала предположил существование абсолютного пространства, независимого от любого содержания. Это его знаменитый эксперимент с ведром (описанный в моей комиксе «Cosmic Story»).
Позже философ Мах (1883) предложил, чтобы пространство («инерциальный референциальный систему», относительно которой движение воды должно рассматриваться для получения наблюдаемых эффектов) определялось локально своим содержанием (в противоположность Ньютону). Мах утверждал, что если поместить систему из двух масс, соединённых пружиной, в очень массивную оболочку и быстро вращать её, то проявится «центробежная сила», не потому, что вращаются сами массы, а потому, что вращается «пространство, в котором они погружены». В 1896 году он призвал братьев Фридляндера провести этот эксперимент, который не дал убедительных результатов.
Оказывается, сегодня экспериментаторы вновь поднимают вопрос о связи между пространством и материей. Рассмотрим нейтронную звезду с массой ниже критической (то есть массой менее 2,5 солнечных масс), объект, который мы наблюдаем («пульсары»). В непосредственной окрестности такой звезды пространство-время можно описать с помощью «метрики Керра», точно так же, как «метрика Шварцшильда» описывает пространство-время вокруг объекта, не вращающегося. Анализ решения Керра уравнения Эйнштейна приводит к довольно странным выводам. Например: если рассмотреть круговую траекторию вокруг объекта с тем же осевым вращением, скорость света будет иметь разные значения в зависимости от того, движемся ли мы вместе с объектом вращения или, напротив, против него! Вновь мы наблюдаем, как будто объект «вращает пространство-время вместе с собой». Это явление получило название «захват рамки».
То, что верно для нейтронной звезды, должно быть верным в общей теории относительности для любой вращающейся массы, включая саму Землю, за исключением того, что эффекты здесь чрезвычайно малы. До недавнего времени измерить их было невозможно, но совсем недавно был найден способ обнаружить эти эффекты, и именно поэтому был запущен зонд «Gravity Probe B». Эти явления получили название «гравитомагнитные», и это просто аналогия. Движущийся электрический заряд создаёт магнитное поле. В общей теории относительности было решено, что движущаяся масса должна создавать гравитомагнитный эффект (что проявится как искажение гравитационного поля).
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), в сотрудничестве с университетом Стэнфорда, разработало эксперимент с необходимой точностью для обнаружения предсказанных общей теорией относительности эффектов, которые проявятся в виде незначительного изменения оси вращения гироскопов, движущихся по орбите вокруг Земли на высоте 720 км по полярной орбите (проходящей над полюсами). Эксперимент призван продемонстрировать, как наличие Земли и её вращение вызывают и искажают пространство-время. (В статье сайта: «dragg» — вращать, «warp» — искривлять).
Другие предсказания.
Фредерик Генри-Куанье — доцент Университета Средиземноморья. В течение последнего года он опубликовал следующие работы:
Публикации в рецензируемых журналах:
International Journal of Modern Physics A [Частицы и поля; Гравитация; Космология; Ядерная физика], том 20, № 11 (2005) 2341–2345
Доклады на международных конгрессах:
Шестые Александр Фридмановские международные семинары по гравитации и космологии, 28 июня — 3 июля 2004, Каржез
Генри-Куанье Фредерик
Отрицательные энергии в КТП и ОТО, тёмная сторона гравитации
Пятые встречи Вьетнама по физике частиц и астрофизике
Ханой, 5–11 августа
Генри-Куанье Фредерик
Отрицательные энергии в КТП и ОТО, тёмная сторона гравитации
GdR SUSY
Июль 2004, Клермон-Ферран
Генри-Куанье Фредерик
Отрицательные энергии в КТП и ОТО, тёмная сторона гравитации
Конференция в честь столетия Эйнштейна
18–22 июля 2005, Париж
Дискретные симметрии и ОТО, тёмная сторона гравитации
XVIII Испанское совещание по общей теории относительности «Век релятивистской физики», 6–10 сентября 2005, Овьедо, Испания
Дискретные симметрии и ОТО, тёмная сторона гравитации
Предварительные версии, размещённые на arXiv:
gr-qc/0410055
«Дискретные симметрии и общая теория относительности: тёмная сторона гравитации»
gr-qc/0404110
«Отрицательные энергии и обратное время в квантовой теории поля и общей теории относительности: тёмная сторона гравитации»
gr-qc/0507065
«Отрицательные энергии и постоянно ускоряющаяся плоская Вселенная»
Статьи Фредерика Генри-Куанье открывают много перспектив. В статье, выделенной красным цветом, содержатся предсказания, связанные с измерениями, выполненными зондом Gravity Probe B, анализ которых находится в процессе (публикация результатов наблюдений, проведённых в течение года, ожидается в ближайшее время). Эти предсказания существенно отличаются от тех, что следуют из общей теории относительности.
Существует фундаментальный принцип общей теории относительности, который считается неприкосновенным — это принцип эквивалентности. Он утверждает, что не существует выделенной системы отсчёта. Другими словами: законы физики имеют одинаковую форму во всех системах отсчёта. Что такое «система отсчёта»? Это система координат и времени, связанная с конкретным наблюдателем. Принцип эквивалентности предполагает, что нет выделенного наблюдателя. Однако Фредерик Генри-Куанье оспаривает этот фундамент физики, что означает утверждение существования «абсолютного пространства» (когда-то называвшегося «эфиром»). Это означает... дать правоту Ньютону против Эйнштейна, предсказывая эффекты, связанные с движением объектов относительно этого абсолютного пространства.
Каким может быть это «абсолютное пространство», которое тогда стало бы «пространством космологии»? («космотоп» — место, где находится Вселенная, сказал бы Тиресий). В Вселенной абсолютный вакуум не существует...