Статья: Релятивистская теория возникновения инерции

следовательно,

, (4.4)

Это- метрика Шварцшильда, но с несколько иной структурой пространства-времени. Для удобства сравнения перенесем начало отсчета от в пустое пространство. Тогда в первом (классическом) приближении

, (4.5)

где - относительное изменение энергии сигнала при переходе из в . Изменение вызывается двумя причинами: участием сигнала в относительном движении МСО и взаимодействием с массивными телами и частицами среды. Если системы неподвижны и взаимодействие только гравитационное, то первый член в правой части (4.5) исчезает и метрика (4.4) автоматически переходит в метрику Шварцшильда. Если же системы движутся то возникает ряд новых эффектов, связанных с взаимодействием светового сигнала с инерционным полем. Покажем это на частном примере

Имея в виду, что , преобразуем (4.5)

(4.6)

Первый член соответствует метрике Минковского, последний – Шварцшильда. Остальные два показывают, что пространство вокруг массивных тел не только искривлено, но и закручено. Оно имеет спиральную структуру и ведет себя по отношению светового сигнала как среда с показателем преломления

(4.7)

где - единичный вектор в направлении распространения луча. Он является главным индикатором структуры пространства. Задавая его для разных сред мы всегда можем определить структуру пространства данной среды.

5. Эффекты Доплера, Эйнштейна и Шапиро

Пусть отдаленная звезда посылает на Землю сигнал в виде плоской монохроматической волны. Земной наблюдатель, принимая сигнал звезды, измеряет его частоту и сравнивая с частотой своего собственного (невозмущенного) сигнала , обнаруживает, что он отличается на величину . Изменение обусловлено участием сигнала в относительном движении ,и взаимодействием с массивными телами и частицами среды.

Установим связь между этими частотами. Воспользуясь группой (2.10) и учитывая, что импульс преобразуется как, находим

, (5.1)

Заменив и их значениями из (4.6) и (4.7) получим целый набор значений для продольных и поперечных сдвигов частоты светового сигнала звезды. В приближении (4.6) первый член выражает эффект Доплера, последний – Эйнштейна, остальные два предсказывают наличие аксиального смещения спектра о котором шла речь в первой статье \5\.. Существуют и другие причины, приводящие к сдвигу спектра, поэтому наблюдаемое космологическое красное смещение спектра звезд нельзя однозначно интерпретировать как расширение пространства.

Рассмотрим эффект Шапиро. Пусть из Земли посылается радиолокационный импульс на какую-нибудь планету, скажем Меркурий Один раз в тот момент, когда Солнце находится далеко от прямой, соединяющей Землю с планетой, а другой раз, когда оно находится в непосредственной близости. В первом случае влияние Солнца слабое (пространство плоское) и время перехода сигнала туда и обратно равно . Во втором - оно велико (пространство искривлено), поэтому геометрический путь мы должны заменить оптическим , тогда

(5.2)

где - угол между направлением движения планеты и светового импульса. Задержка импульса, определяемая этим равенством, несколько больше той, которая предсказывает ОТО По мнению ряда специалистов, и реальная задержка гораздо больше, но идет явная «подгонка под ОТО». Как справедливо замечает Д. Шама, «если бы астрономы не знали, какую величину они должны получить, то опубликованные результаты отличались бы намного больше» /8/.

6. Энергия и импульс релятивистской частицы в инерционном поле

При определении полного импульса мы исходили из классического представления скорости. Такое определение не корректно так как скорость не образует 4-вектор. Релятивистский импульс должен строится на основе группы (2.10). Воспользуясь этим, имеем

, (6.1)

где ,

, , (6.2)

, , (6.3)

Скорость в этом представлении образует 4-вектор и умножением на массу частицы , формирует релятивистский импульс. Обратим однако, внимание на закон изменения массы (6.2). Он обобщает соответствующую формулу СТО и показывает, что масса зависит не только от скорости, но и является функцией энергии взаимодействия вообще. В частности, в покоящейся системе

, (6.4)

Как следует из (6.4), всякое структурное изменение положения частиц, приводит к изменению потенциальной энергии и как следствие, к дефекту массы. Не с этим ли связано многообразие элементарных частиц? Обнаруживая одну и ту же частицу в разных энергетических состояниях принимаем ее за разные? Для электромагнитных взаимодействий дефект составляет величину порядка = , где - постоянная тонкой структуры, что очень мал, но для сильных взаимодействий он может стать значительным.

Определим полную энергию релятивистской частицы. Полагая находим

, , (6.5)

(6.6)

- энергия покоя частицы в потенциальном поле . Она определяет энергию связи и показывает, что дефект массы вызван изменением потенциальной энергии частицы.