2. Об объединении гравитации и электромагнетизма на базе классической физики
Известно, что после создания ОТО Эйнштейн работал единой теорией поля, то есть объединением электромагнитного и гравитационного взаимодействия, но, как считается, результатов так и не достиг. Гравитационное взаимодействие остается отдельным физическим явлением, тогда как электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия объединены в рамах Теории Великого Объединения[1]. Почему Эйнштейн мечтал о таком объединении? Видимо потому, что связь между этими полями интуитивно прослеживается. В пользу этого говорят следующие факты:
- Влияние гравитации на распространение света. Это означает, что гравитационное поле влияет на кванты света, а кванты - это чисто электромагнитное явление.
- Рождение массивных частиц из квантов высоких энергий, а так же аннигиляция частиц и античастиц с распадом на те же кванты.
- Сама формула E=mc2 говорит о связи массы и энергии. Если энергия E электромагнитная, то будет логичным массу m называть электромагнитной массой.
Таким образом, несмотря на то, что имеются видимые всем связи, объединить оба взаимодействия в рамках единой теории не удается. В чем причина? По нашему мнению, причина в неучете одного важного фактора - а именно характеристик мировой среды, которую теперь называют физическим вакуумом, а до начала 19 века называли “Светоносным Эфиром”. Но к этому моменту мы вернемся позднее, а сейчас нам важно рассмотреть взгляды Эйнштейна на мировую среду.
Оказалось, что взгляды Эйнштейна существенно отличаются от общепринятого мнения, будто он считал, что эфира не существует. В своем докладе от 1920 г. “Эфир и Теория относительности”[2] он изложил свои взгляды и представления следующим образом:
“Между тем ближайшее рассмотрение показывает, что специальная теория относительности не требует безусловного отрицания эфира. Можно принять существование эфира; не следует только заботиться о том, чтобы приписывать ему определенное состояние движения; иначе говоря, абстрагируясь, нужно отнять у него последний механический признак, который ему еще оставил Лоренц.”
“С другой стороны, можно привести некоторый важный аргумент в пользу гипотезы об эфире. Отрицать эфир - это в конечном счете значит принимать, что пустое пространство не имеет никаких физических свойств. … Но инерция в случае ускорения относительно далеких масс предполагает прямое действие на расстоянии. Так как современный физик уверен в возможности обойтись без него, то он при подобном способе рассмотрения вновь приходит к эфиру, который должен явиться средой, передающей инерцию.”
“Так как, по нашим современным воззрениям, и элементарные частицы материи по своей природе представляют собой не что иное, как сгущения электромагнитного поля, то, следовательно, в нашей современной картине мира существуют две совершенно различные по содержанию реальности, хотя и связанные между собой причинно, а именно, гравитационный эфир и электромагнитное поле; их можно назвать пространством и материей.
Естественно, что большим шагом вперед было бы объединение в одну общую картину гравитационного и электромагнитного полей. Тогда была бы достойно завершена эпоха теоретической физики, начатая Фарадеем и Максвеллом; сгладилась бы противоположность между эфиром и материей, и вся физика стала бы замкнутой теорией, подобной общей теории относительности, охватывающей геометрию, кинематику и теорию тяготения.”
Далее следует вывод:
“Резюмируя, можно сказать, что общая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами; таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно общей теории относительности, пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственновременных расстояний в физическом смысле слова. Однако этот эфир нельзя представить себе состоящим из прослеживаемых во времени частей; таким свойством обладает только весомая материя; точно также к нему нельзя применять понятие движения.”
Этот короткий доклад следовало бы полностью прочитать как сторонникам, так и критикам СТО и ОТО. Для нас самым важным является то, что здесь поставлена цель - объединение гравитации и электромагнетизма в единую теорию и отмечены все необходимые предпосылки для ее достижения. К сожалению, цель эта до сих пор не достигнута.
Насколько близок был Эйнштейн к реализации своей мечты - объединению гравитации и электромагнетизма? Мы никогда уже об этом не узнаем, но на наш взгляд, он остановился буквально в полшаге от решения проблемы. Потому что его идеи содержат практически все, что необходимо для создания такой теории. Покажем далее, как это можно было бы сделать, даже не выходя за рамки знаний первой половины 20 века. К сожалению, далее без формул обойтись не получится, но все это - в следующих постах.
Далее
По пути объединения электромагнитного и гравитационного полей
Ссылки
1. Сайт “Ядерная физика в интернете”, страница “Великое объединение”, url: http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e025.htm
2. Альберт Эйнштейн, сборник ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ИЗБРАННЫЕ РАБОТЫ, стр. 215, доклад “Эфир и Теория относительности” - НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» 2000 г. - ISBN 5-93972-002-1