<< 5.3 Interpretaciya zadannogo fona | Oglavlenie | Literatura k Lekcii 5 >>
- 5.4.1 Problemy interpretacii shvarcshil'dova resheniya
- 5.4.2 Reshenie metodicheskih problem v ramkah polevoi formulirovki
5.4 Nekotorye problemy interpretacii reshenii OTO
Interpretaciya reshenii yavlyaetsya odnoi iz vazhnyh sostavlyayushih chastei lyuboi fizicheskoi teorii. Narlikarom [13] byli opisany trudnosti, kotorye vstrechayutsya pri opisanii raspredeleniya mass i energii shvarcshil'dova resheniya v obychnoi geometricheskoi formulirovke OTO. My privodim nizhe eti argumenty. Zatem, v ramkah polevoi formulirovki, pokazyvaem, chto eti interpretacionnye (mozhno skazat' metodicheskie) trudnosti stanovyatsya nesushestvennymi.
5.4.1 Problemy interpretacii shvarcshil'dova resheniya
My predstavlyaem problemy, sleduya rabote [13].
Vypishem sfericheski simmetrichnyi element dlya staticheskoi sistemy v obshem sluchae:
gde , i . V pustom prostranstve uraneniya (5.40) - (5.42) imeyut reshenie
Dlya vybora postoyannoi B predpolagaetsya, chto na prostransvennoi beskonechnosti gravitacionnye effekty slaby i delaetsya sravnenie s n'yutonovym zakonom tyagoteniya: Togda podstanovka (5.43) v (5.39) i daet izvestnoe reshenie Shvarcshil'da. Strogo govorya, takoe opredelenie B svyazano ne tol'ko s gravitiruyushei massoi, no i s ,,massoi'' gravitacionnogo polya, kotoroe v ramkah OTO dolzhno ,,vesit''', a udalennyi nablyudatel' mozhet chuvstvovat' tol'ko massu vsei sistemy v celom -- tela i gravitacionnogo polya.
Snachala opishem PERVUYu iz problem rassmotrennyh v rabote [13].
Povtorim uprazhnenie predlozhennoe v knige [3],
to est' perepishem uravnenie
(5.40) v vide
i prointegriruem ego po ob'emu do poverhnosti sfericheskogo tela s radiusom r = rs:
Takoe opredelenie massy ne tak estestvenno, kak kazhetsya s pervogo vzglyada. Prezhde vsego, ob'emnyi element dlya giperpoverhnosti t = const v metrike (5.39) ne budet bol'she kak v ploskom mire , a na samom dele est' . Landau i Lifshic [3] interpretiruyut etot fakt kak defekt mass. Odnako etot vyvod delaetsya lish' na osnovanii togo, chto znachenie integrala (5.44) men'she, chem moglo by byt' pri integrirovanii po bez ob'yasnenii. Krome togo, integrirovanie v (5.44) vypolnyaetsya do r = rs, (to est' vsya massa m opredelyaetsya lish' materiei), v to vremya kak postoyannaya B byla fakticheski opredelena materiei s inducirovannym ei gravitacionnym polem, kak my eto otmetili. To, chto ob'yasnenie s pomosh'yu defekta mass malo obosnovano ponimayut davno. Poetomu v knige [14] predlozhena drugaya traktovka formuly (5.44):
Zdes' mN traktuetsya kak nuklonnaya massa tela, kak esli by ono bylo postroeno iz svobodnyh gravitacionno nevzaimodeistvuyushih chastic s plotnost'yu . Velichina U opredelyaetsya kak vnutrennyaya energiya s plotnost'yu , i, nakonec, nazyvaetsya gravitacionnoi potencial'noi energiei. Nazvanie sleduet iz togo, chto v slabopolevom priblizhenii
i nahoditsya v sootvetstvii s n'yutonovoi potencial'noi energiei. No izmenennaya formula (5.45) takzhe ne bez iz'yanov, Bondi, eshe v rabote [15], otmechal, chto chlen mN ne yavlyaetsya invariantnym.
VTORAYa problema rassmotrennaya Narlikarom [13]
kasaetsya problemy tochechnoi
massy. V n'yutonovoi gravitacii takaya problema reshaetsya prosto. Sama po
sebe ona zvuchit tak: Kak opisyvat' tochechnuyu massu, esli my zhelaem,
chtoby n'yutonov potencial m/r imel smysl vezde, vklyuchaya tochku r =0?
Dlya etogo dostatochno predpolozhit', chto raspredelenie mass zadaetsya v
vide , gde -funkciya udovletvoryaet obychnomu
uravneiyu Puassona
Malo togo, kak pri obychnom regulyarnom raspredelenii , tak i pri raspredelenii dlya tochechnoi chasticy , polnaya massa sistemy raschityvaetsya s pomosh'yu odnogo i togo zhe integrala:
Esli my popytaemsya v OTO, ispol'zuya Shvarcshil'dovo reshenie,
opisat' tochechnuyu massu, my vstretim konceptual'nye trudnosti.
Predpolozhim, chto reshenie (5.43) imeet mesto vo vsem
prostranstve-vremeni, vklyuchaya
mirovuyu liniyu r=0, togda material'noe raspredelenie
budet opisyvat'sya komponentami tenzora energii-impul'sa:
5.4.2 Reshenie metodicheskih problem v ramkah polevoi formulirovki
Dve otmechennye problemy vyglyadyat kak metodicheskie, tem ne menee oni ne razreshayutsya v ramkah geometricheskoi formulirovki OTO. My ih razreshaem s pomosh'yu polevogo podhoda [16].
Dlya resheniya (5.39) vyberem ploskii fon v koordinatah etogo zhe resheniya:
Otmetim, chto esli -- eto obychnoe reshenie Shvarcshil'da v vakuume, esli , to eto reshenie v prisutstvii materii.
Integral energii s sootvetstvuyushim vektorom Killinga (sm.
(5.18))
v koordinatah (5.47) priobretaet vid:
gde vertikal'naya cherta -- kovariantnaya proizvodnaya po prostranstvennoi metrike v (5.47). Esli est' neobhodimost', to integrirovanie kak v (5.49), tak i v (5.50) mozhet byt' ogranicheno lyuboi sferoi r = r0.
V sluchae integrirovaniya vnutri materii (5.49), my delaem predpolozhenie, chto raspredelenie dostatochno regulyarno, chtoby bylo dopustimo integrirovanie. Chtoby poluchit' znachenie integrala mass, kak vidno iz (5.50), dostatochno znat' znacheniya gravitacionnyh potencialov (5.48) na granice -- net neobhodimosti znat' yavnye znacheniya material'nyh peremennyh dlya vychisleniya (5.49), dostatochno znat' chto oni udovletvoryayut uravneniyam Einshteina. Tak, dlya sfericheski simmetrichnoi ostrovnoi sistemy integral (5.50) dlya polnoi massy daet estestvennyi rezul'tat mc2. V lyubom sluchae, uravnenie (5.49) reshaet PERVUYu metodicheskuyu problemu, deistvitel'no v (5.49) my integriruem v ploskom prostranstve i imeem pravil'nyi element integrirovaniya .
Teper' pereidem ko VTORO' probleme -- probleme tochechnoi massy.
Pole (5.48) v vakkume
imeet vid:
kotoraya razbivaetsya na material'nuyu i gravitacionnuuyu chasti:
Formuly (5.52) - (5.54), mozhet byt' ne tak izyashno kak v n'yutonovoi gravitacii, no vpolne razumno (v otlichie ot geometricheskoi formulirovki) predstavlyayut plotnost' massy dlya tochechnoi chasticy v OTO. Malo togo, podstanovka plotnosti energii ttot00 iz (5.52) v integral mass (5.49) vpolne dopustimo i pryamoe integrirovanie daet ozhidaemyi rezul'tat mc2. Takim obrazom vtoraya metodicheskaya problema takzhe reshaetsya v ramkah polevogo formalizma.
<< 5.3 Interpretaciya zadannogo fona | Oglavlenie | Literatura k Lekcii 5 >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zakony sohraneniya - Obshaya teoriya otnositel'nosti - gravitaciya
Publikacii so slovami: zakony sohraneniya - Obshaya teoriya otnositel'nosti - gravitaciya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |