Физика пространства - времени

Допустим, что можно оправдать геометрическое описание тяготения. Но как тогда быть с электромагнетизмом? Ведь в конце концов это привычное нам поле имеет другой характер, чем гравитационное. Кроме того, не исчерпываются ли возможности геометрии описанием тяготения? Не следует ли теперь истолковывать электромагнетизм как нечто негеометрическое, т.е. как нечто чуждое, таинственное и «физическое», добавляемое к пространству-времени? И если одно поле (электромагнитное) описывается как негеометрическое, то почему такое внимание уделяется описанию физики тяготения на языке чистой геометрии?

✔

Для многих обыденных целей удобно мыслить электромагнетизм как некое чуждое и «физическое» поле, претерпевающее свою специфическую динамическую эволюцию на фоне идеального плоского пространства-времени. Даже в обыденных исследованиях гравитационных эффектов (не очень массивные тела, испытывающие слабые ускорения) часто упрощённо представляют гравитацию как «физическое» поле, действующее через плоское фоновое пространство-время и погружённое в него. Но, поскольку речь идёт о принципиальной стороне дела, следует помнить, что как электромагнитное, так и гравитационное поле (лучше говорить: приливное поле) можно понимать как проявления кривизны пространства-времени. При таком описании природы термин «приливное поле» в некоторой точке — всего лишь синоним кривизны пространства-времени в этой точке. Электромагнитное поле в некоторой точке связано с изменением кривизны в окрестностях этой точки

❔

На исследовании каких явлений мы концентрировали пока своё внимание?

✔

На действии поля на частицу (или на движение любого локализованного сгустка массы-энергии, например облака излучения)

❔

Какой другой аспект необходимо учесть для полного охвата физики поля?

✔

Действие частицы (или любого локализованного сгустка массы-энергии) на поле

❔

Существуют ли альтернативные и в основном эквивалентные способы описания такого действия частицы на поле?

✔

Да. Описание 1: действие частицы на поле означает изменение ею структуры пространства-времени, но лишь в её непосредственной окрестности; это воздействие распространяется от точки к точке в окружающем пространстве-времени. Описание 2: игнорируя детали этого процесса распространения, необходимо учитывать лишь то воздействие, которое производится на расстоянии частицей при резких последовательных изменениях её скорости (точка зрения «действия на расстоянии», дальнодействие)

❔

Какие эффекты производит в данной системе отсчёта частица, покоящаяся в этой системе?

✔

Электрическое поле, пропорциональное её заряду и обратно пропорциональное квадрату расстояния; магнитное поле отсутствует; приливное поле, пропорциональное массе и обратно пропорциональное кубу расстояния, и больше никаких других компонент приливного поля

❔

Какие эффекты производит в данной системе отсчёта частица, равномерно движущаяся этой системе?

✔

Кроме электрического, ещё и магнитное поле; не только приливное поле, свойственное покоящейся в частице, но и дополнительные приливные поля

❔

Какие эффекты производит мгновенно ускоренная частица на расстоянии, превышающем время (в метрах), в течение которого имело место ускорение?

✔

Электрическое и магнитное поля, пропорциональные заряду частицы и eё ускорению и обратно пропорциональные первой степени расстояния («электромагнитные волны»), распространяющиеся на это расстояние со стандартной скоростью (свет!). Приливные поля, по величине пропорциональные массе и ускорению частицы и обратно пропорциональные первой степени расстояния от неё. Распространяются на это расстояние со скоростью света («гравитационные волны»; ещё не наблюдались; приёмные устройства конструируются)

❔

Знаем ли мы внутреннюю структуру элементарных частиц, производящих эти электромагнитные и гравитационные эффекты на расстоянии?

✔

Адекватное описание внутренней структуры элементарных частиц (электронов, мезонов, протонов и пр.) отсутствует. Мы не знаем его, несмотря на: 1) построение ускорителей чрезвычайно высокой энергии и связанное с этим постоянное накопление громадного числа интересных количественных данных о массах и превращениях «элементарных» частиц и 2) происходящие время от времени открытия удивительных и прекрасных закономерностей, связывающих эти данные

❔

Какой смысл может иметь обсуждение движения и взаимодействий элементарных частиц, если мы не знаем их структуры?

✔