//////

Miesięczne archiwum: Grudzień 2010

ODKRYCIE POGLĄDU

Jeśli nawet pogląd ten jest fałszywy, warto go przebadać. Nie tylko wyniesiemy z tych ba­dań głęboko zmodyfikowane pojęcia przestrzeni i czasu, lecz także odkryjemy, że trudno nie cieszyć się ideą rzeczy najbardziej osobliwej ze wszystkich astrofizykalnych rzeczy — ideą czarnej dziury.   Wszystko to wywodzi się z Einsteina zasady równoważności. Pojęcie masy grawitacyjnej wprowadza się w mechanice w dużej mierze w ten sam sposób jak pojęcie ładunku elek­trycznego w elektrostatyce. Staje się ona mia­rą siły pola grawitacyjnego otaczającego ciało lub, z operacyjnego punktu widzenia, wyznacz­nikiem wielkości przyspieszenia nadawanego otaczającym swobodnym ciałom.

GRAWITACYJNA SYTUACJA

Z drugiej strony masa bezwładna jest wyznacznikiem wielkości przyspieszenia nadawanego ciałom naładowanym w polu elektromagnetycznym .Do opisu sytuacji czysto grawita­cyjnej (pojedyncze cząstki oddziałują tylko gra­witacyjnie, wyklucza się tym samym istnienie ciał sztywnych) nie jest potrzebne pojęcie ma­sy bezwładnej. Jednakże potwierdzono ekspe­rymentalnie, z dużą dokładnością, że masa gra­witacyjna ciała jest równa jego masie bez­władnej mimo ich całkowicie różnego pocho­dzenia. Jeśli przyjmiemy, że są one takie same, powinniśmy wyciągnąć wniosek, że zachowanie się obiektów w laboratorium umieszczonym w jednorodnym polu grawitacyjnym powinno być takie samo jak zachowanie się obiektów w laboratorium nie podlegającym grawitacji, a będącym w ruchu jednostajnie przyspieszo­nym.

DANY WYCINEK PRZESTRZENI

W danym wycinku przestrzeni grawita­cja i odpowiednie przyspieszenie są całkowicie równoważne.Wyobraźmy sobie, że przeprowadzamy do­świadczenia w nieruchomej windzie. W przy­bliżeniu pole grawitacyjne jest w niej jedno­rodne. Odczuwamy ciśnienie podłogi na nasze stopy, jabłka spadają pionowo w dół, pociski lecą po torach parabolicznych. Zlikwidujmy na­stępnie grawitację. I oto unosimy się swobod­nie; jabłka wypuszczone z ręki pozostają tam, gdzie są, pociski lecą po torach prostolinio­wych. Oczywiście mamy do czynienia z całko­wicie odmienną sytuacją fizyczną. Teraz, ma­jąc nadal zlikwidowaną grawitację, wprawmy windę w ruch jednostajnie przyspieszony do góry. Znów czujemy ciśnienie podłogi, jabłka znów spadają pionowo w dół, a pociski lecą po torach parabolicznych.

Z PRZYSPIESZENIEM

Czy rzeczywiście winda porusza się z przyspieszeniem czy też włączyło się działanie grawitacji? Zasada równoważności stwierdza, że żadne doświadczenie przeprowa­dzone wyłącznie wewnątrz windy nie jest w stanie rozstrzygnąć tej alternatywy. Oczywiście zasada ta ma praktyczne zastoso­wanie wtedy, gdy dochodzi do wytworzenia grawitacji we wnętrzu międzyplanetarnego po­jazdu kosmicznego. Lecz jest równie oczywiste, że żadne proste przyspieszenie nie może zastą­pić ziemskiej grawitacji — przyspieszenie na Nowej Zelandii powinno być prawie przeciw­stawne przyspieszeniu w Anglii. Jest rzeczą jasną, że niejednorodne pole grawitacyjne ota­czające Ziemię istnieje rzeczywiście i nie mogą go zlikwidować teoretyczne przyspieszenia. Na czym więc polega istota równoważności?