Заключение
Для популяризации идей и внедрения принципов УР большое значение имеют информационно-аналитические инструменты, дефицит которых остро ощущается в России. В этой связи простой и понятный количественный инструмент, каким стал Рейтинг УР городов РФ, открыл новый этап в исследовании российских муниципалитетов.
Результаты Рейтинга 2012 г. уже показали свою практическую значимость, когда использовались в качестве основы для проведения ряда прикладных исследований. В частности, Агентством в сотрудничестве с Магнитогорским государственным техническим университетом им. Г.И. Носова была выполнена исследовательская работа по оценке качества городской среды г. Магнитогор-ска6. В рамках исследования проблем моногородов в РФ подготовлен аналитический доклад, основные положения которого были представлены на III Российском Форуме по экологическим социально ответственным инвестициям7. В дальнейшем инструментарий Рейтинга может получить широкое распространение в прикладных исследованиях по обеспечению УР российских городов.
Ежегодное составление подобных рейтингов позволит отслеживать динамику развития конкретных городов. В рамках дальнейшей работы по сою вершенствованию Рейтинга предпо-8 лагается привлечь широкий круг за-£ интересованных сторон экспертного I сообщества, населения, органов вла-§ сти и корпоративного сектора. С этой g целью необходимо постоянное совер-| шенствование методики составления рейтинга.
S -
§ 6 Аналитический доклад "Оценка качества m состояния городской среды города Магни-| тогорска". www.agencysgm.com/regions/Маг-§■ нитогорск. Аналитический доклад.рс1(. « 7 III Российский Форум по экологическим социально ответственным инвестициям. http:// www.sustainable-russia.org/forum/forum2014. html
НЕЗАКОНЧЕННАЯ
книге
К 100-летию общей теории относительности
V_)
Доктор педагогических наук Р. Н. ЩЕРБАКОВ (Таллин, Эстония)
Наука не является и никогда не будет являться законченной книгой.
Каждый важный успех приносит новые вопросы.
А. Эйнштейн
вльберт Эйнштейн в 22 года пришёл в науку с решением ряда задач термодинамики и молекулярной физики, а в 26 лет опубликовал работы о квантах света, броуновском движении и специальной теории относительности (СТО). Прошло десять нелёгких для него лет, и в 1915 г. он создал общую теорию относительности (ОТО), или релятивистскую теорию гравитации с выводами для космологии.
После появления теории гравитации минуло уже 100 лет, но знания школьников о тяготении и сегодня сводятся к усвоению двух фактов из учения Ньютона: материя сама по себе, а пространство и время сами по себе; и закон всемирного тяготения (сила притяжения тел пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними). Природа же тяготения ещё неизвестна1.
С этого момента Эйнштейн начнёт свои исследования. Исходя из обобщённого
1 Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М.: Наука, 1989.
64
© Р. Н. Щербаков
принципа относительности и постоянства скорости света и отказавшись от абсолютизации пространства и времени, он введёт пространственно-временны е изменения: относительность длины, времени, одновременности событий. В итоге создаст механику равномерного движения при скоростях, близких к скорости света.
Но наиболее мощным творением его теоретической мысли, радикально изменившим прежние представления о пространстве, времени и тяготении, а также открывшим совершенно новые пути теоретического и наблюдательного освоения Вселенной, станет, по признанию учёных-физиков и математиков, общая теория относительности или релятивистская теория гравитации.
Её разработку Эйнштейн начнёт в 1907 г. с попытки включения гравитации в специальную теорию относительности. В статье "О принципе относительности и его следствиях" ему для объединения гравитации со специальной теорией относительности удалось сделать три таких важных для будущей теории открытия, как принцип эквивалентности, гравитационное замедление времени и возможность распространить принцип относительности на системы с гравитацией.
В этой статье Эйнштейн сформулирует идеи новой теории: принцип эквивалентности и учёт геометрии Г. Минков-ского как четырёхмерного неевклидова многообразия. После долгого перерыва, на рубеже 1912-1913 гг., он придёт к целесообразности применения теперь уже геометрии Римана, а в 1915 г. к тому решающему синтезу, что позволит ему получить уравнения гравитационного поля и в конечном итоге - создать общую теорию относительности.
Отчётливо осознавая, что "закон тяготения Ньютона означает лишь первый шаг
в познании явлений гравитации", Эйнштейн ставит перед собой задачу "усовершенствовать теорию тяготения, чтобы она охватывала и быстро протекающие процессы и распространение гравитационных воздействий в пространстве и времени"2. В теории он уделит им главное внимание. Начав с включения гравитации в рамки СТО, он в итоге приходит к её геометризации. Свою теорию Эйнштейн основывает на принципе эквивалентности, на убеждении, "что пропорциональность инертной и тяжёлой масс является точным законом природы, который должен находить своё отражение уже в самих основах теоретической физики", а также концепции четырёхмерного мира (три координаты пространства и одна координата времени) Г. Минковского, без которой ОТО, "быть может, оставалась бы в зачаточном состоянии"3.
Действительно, в зависимости от обстоятельств такое качество тела, как его масса, проявляет себя как "инерция", или как "тяжесть", иными словами тин = тгр, что ранее неоднократно подтверждалось на опытах. Это позволило Эйнштейну заменить однородное поле тяжести равномерно ускоренной системой отсчёта. И потому полученные им уравнения гравитационного поля имеют одинаковую (ковариантную) форму для широкого £ класса возможных систем отсчёта. £
Однако потом в получении учёным 1 существенных результатов наступает § более чем трёхлетнее молчание, обус- « ловленное, во-первых, занимавшей его | квантовой теорией, а во-вторых, не ме- 8 нее важными событиями повседневной £ жизни: рождением второго ребёнка, |
2 Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. ¡-IV. 1 М.: Наука, 1965-1967. Т. I. С. 317. ®
3 Там же. Т. I. С. 227, 559. ?
частой сменой места работы, чтением лекций и налаживанием новых связей с учёными. Это не значило, что он не размышлял тогда над проблемами тяготения. Но вплотную он подошёл к ним только в середине 1911 г.
Лишь в 1912 г. Эйнштейн займётся поисками математического аппарата для получения законов, по которым материя искривляет пространство - время. Благодаря М. Гроссману он останавливает свой выбор на тензорном анализе. В письме к А. Зоммерфельду Эйнштейн напишет о своих переживаниях: "Никогда в жизни я так не мучился, и теперь мне внушает большое уважение математика, тонкости которой раньше я по своей ограниченности считал роскошью"4.
И всё же не сразу удалось ему обнаружить в расчётах ошибки и нестыковки, прежде чем он отыскал математику, соответствующую его замыслам. Кстати, то же самое уравнение получит и Д. Гильберт, обсуждавший с Эйнштейном его теорию. От неё Гильберт был в восторге: "Решительный подход Эйнштейна к постановке проблем, а также остроумные методы, предлагаемые им для их решения... открывают новые пути исследования оснований физики"5.
В ноябре 1915 г. Эйнштейн наконец выводит нужные уравнения гравитационного поля, а в декабре в одноимённой статье он отметит эффективность применённого им математического метода: 15"Каждую физическую теорию, совме-§ стимую с частной теорией относитель-
I ности, можно при помощи абсолютного | дифференциального исчисления вклю-« чить в схему общей теории относитель-
II ности..."6, демонстрируя таким образом I действие принципа соответствия.
§ 4 Зоммерфельд А. Пути познания в физике: Сб. ё статей. М.: Наука, 1973. С. 191. т 5 Альберт Эйнштейн и теория гравитации: Сб. | статей. М.: Мир, 1979. С. 133. ® 6 Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. I. ? С. 451.
Из новой теории следовало: вещество искривляет пространство - время, но и само движение вещества определяется геометрическими свойствами пространства - времени. Его геометрия, по образному выражению Дж. Уилера, "отныне не просто арена, где разыгрывается сражение материи и энергии. Геометрия сама принимает участие в этой битве. Геометрия предопределяет законы движения материи, а материя в свою очередь предписывает геометрии кривизну"7.
Как раз по этой причине теорию Эйнштейна, связывающую воедино пространство, время и тяготение, называют геометродинамикой. Сама же гравитационная сила (а ей подчиняется и свободно падающий наблюдатель) возникает из-за наличия рассеянной в космосе материи и её энергии. Земля и Луна, удалённые планеты, звёзды, газовые туманности, квазары и галактики вносят свой вклад в гравитационное поле непосредственно во Вселенной.
Анализируя ход создания общей теории относительности, можно будет заметить изменение манеры работы Эйнштейна. Если вначале его статьи поражают красотой и интуицией, а также умеренным применением математического аппарата, то начиная с 1912 г. его работы основательно наполняются довольно сложными выкладками, которые, следует признать, никоим образом не исключают при этом глубокого анализа существа самих физических явлений и законов.
Из своей ОТО Эйнштейн предсказывает искривление пучка света вблизи тяготеющей массы (например, Солнца), изменение частоты света под действием поля тяготения (красное смещение), временную прецессию орбиты спутника около тяготеющей массы (Меркурия вблизи Солнца или движения в системе
7 Уилер Дж.А. Предвидение Эйнштейна. М.:Мир, 1970. С. 18.
двойных пульсаров). В 1919 г. искривление светового луча наблюдал А. Эд-дингтон, а в 1960 г. в ходе наблюдений было подтверждено красное гравитационное смещение.
Выводом из неё явилось и предсказание Эйнштейном в 1916 г. того факта, что в пустом пространстве могут распространяться волны кривизны, так называемые гравитационные волны. Они, подобно электромагнитным волнам, имеют ту же скорость распространения с, несут энергию и импульс. Гравитационные волны вызывают движение тел, лежащих на их пути, но реа
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.