Фейнмановские лекции по гравитации

Я говорю всё это потому, что я не уверен в том, в каких пунктах теория вселенной, в соответствии с теорией Хойла, может не вполне совпадать со многими другими предположениями, которые мы, физики, обычно делаем. Например, может быть есть некоторое затруднение в возможности передачи сигнала, что составляет очень большую часть размышлений в релятивистских теориях. Если заданная галактика исчезает из вида, действительно ли она исчезает из вселенной для нас? Возможно ли, что мы можем спросить друга с некоторого внешнего края (доступного для общения с нами) о том, как эта другая галактика себя ведёт, пока этот друг остаётся для нас на виду и галактика находится у него на виду? Или это есть общий заговор детальной кинематики для того, чтобы сохранить это релятивистское правило, что скорость вблизи c в координатной системе, движущейся относительно нас со скоростью вблизи c, всегда приводит к тому, что сумма меньше, чем c?

Рис. 13.2.

Давайте кратко поговорим о законе сохранения энергии. В теории Хойла вещество создаётся в покое в ”центре” вселенной, и мы говорили, что нет всеобщего образования энергии, поскольку отрицательная гравитационная энергия попросту уравновешивает энергию массы покоя. Такого рода сохранение энергии состоит в том, что если мы берём ящик конечного размера где бы то ни было, никакого вещества не появляется внутри ящика, исключая возможный поток энергии и вещества через стенки этого ящика. Другими словами, только локальный закон сохранения оказывается значимым. Если энергия может исчезать в одном месте и одновременно вновь появляться в некотором другом месте без течения чего бы то ни было между этими местами, мы не можем вывести никаких физических следствий из всеобщего ”сохранения”. Следовательно, давайте интерпретировать образование вещества согласно модели Хойла следующим образом. Мы представим себе конечную вселенную, имеющую большие массы, распределённые в сферической оболочке, как показано на рис. 13.2. Мы представляем себе пары частиц нулевой массы, падающих из внешней относительно оболочки части внутрь этой оболочки. Мы могли бы думать о том, что подобно фотонам, или гравитонам, или нейтрино, могут существовать некоторые новые частицы, некоторые шмутрино,¹ которые не доставляют нам беспокойство, связанное с анализом сохранения барионного заряда. Когда они встречают другое шмутрино, падающее внутрь с противоположной стороны с противоположным значением импульса, эти частицы могут иметь достаточно энергии для того, чтобы образовать атом водорода. Таким образом, у нас может быть и образование вещества, требуемое в модели Хойла, и локальное сохранение энергии, так как вещество создаётся из энергии, втекающий внутрь и переносимой шмутрино. Если поток шмутрино является очень большим и сечение для образования вещества будет конечным, в точности выше порога, мы можем понять, почему вещество должно бы создаваться в покое относительно некоторого среднего в этой галактике. Идея состоит в том, что если поток является достаточно большим, как только шмутрино имеет достаточную энергию, это шмутрино будет находить другую такую же частицу, прилетающую с противоположного направления и будет приступать к созданию вещества; если максимальная энергия, которую шмутрино могут приобрести при падении, есть в точности такая же, как и порог для образования вещества, то материя будет создаваться ”в покое”. Каким-то таким способом мы можем одновременно иметь и закон сохранения энергии, и теорию Хойла. Конечно, имеется большое число оставшихся проблем: мы ещё должны рассмотреть, почему барионное число может не сохраняться.

¹ Возможно, что это название гипотетической частицы взято Р. Фейнманом от слова Shmoo - Шму или Пузанчик, который является персонажем юмористических картинок. Тогда шмутрино - это маленькие пузанчики. (Прим. перев.)

13.4. Принцип Маха и граничные условия

Рис. 13.3.

Классическая теория гравитации не приводит нас к ответу на вопрос о том, справедлив ли принцип Маха? Мы можем спросить, например, предсказывает ли теория гравитации силы Кориолиса, если в целом галактики обладают некоторым результирующим вращением вокруг нас. К этой задаче подходят следующим способом. Мы представляем себе находящуюся на большом расстоянии от нас вращающуюся оболочку, образованную веществом, как показано на рис. 13.3. Спросим себя, будут ли силы в центре так влиять на качающийся маятник, чтобы он следовал движению оболочки. Эта задача решается подстановкой в граничные условия g= на бесконечно больших расстояниях. Тогда результат (полученный Тиррингом [Thir 18])

=

GM

Rc^2

.

(13.4.1)