Концепции релятивизма в современном естествознании

    Все это имеет самое прямое отношение  к пульсару PSR 1913+16. Эта система также должна излучать гравитационные волны. Их энергия в данном случае огромна, она сравнима с полной энергией излучения Солнца. Впрочем, даже этого недостаточно, чтобы непосредственно зарегистрировать эти волны на Земле. Однако энергия гравитационных волн может черпаться только из энергии орбитального движения звезд. Падение последней приводит к уменьшению расстояния между звездами. Так вот, тщательные измерения импульсов радиоизлучения от пульсара PSR 1913+16 показали, что расстояние между компонентами этой двойной звезды уменьшается на несколько метров в год в полном согласии с предсказанием общей теории относительности. Любопытно, что потеря энергии двойной звездой за счет гравитационного излучения была впервые рассчитана Ландау и Лифшицем, они поместили этот расчет в качестве учебной задачи в первое издание своей замечательной книги — Теория поля», которое вышло в 1941 году.  

2.5. Гравитационные  линзы и коричневые карлики 

    И наконец, сюжет, еще более свежий, чем пульсар PSR 1913+16. Он тесно связан, однако, с идеей, возникшей еще на заре общей теории относительности. В 1919 году Эддингтон и Лодж независимо заметили, что, поскольку звезда отклоняет световые лучи, она может рассматриваться как своеобразная гравитационная линза. Такая линза смещает видимое изображение звезды-источника по отношению к ее истинному положению.  
 
 

     Первая наивная оценка может привести к выводу о полной безнадежности  наблюдения эффекта. Из простых соображений  размерности можно было бы заключить, что изображение окажется сдвинутым на угол порядка r_g /d, где r_g — гравитационный радиус линзы, а d — характерное расстояние в задаче. Даже если взять в качестве линзы скопление, состоящее из 10⁴ звезд, а для расстояния принять оценку d~10 световых лет, то и тогда этот угол составил бы всего 10^-10 радиан. Разрешение подобных углов практически невозможно.

    Однако  такая наивная оценка просто неверна. Это следует, в частности, из исследования простейшего случая соосного расположения источника S, линзы L и наблюдателя O (рис. 2). Задача эта была рассмотрена в 1924 году Хвольсоном (профессор Петербургского университета, автор пятитомного курса физики, широко известного в начале века) и спустя 12 лет Эйнштейном. Обратимся к ней и мы. Ясно, что для всякого расстояния d₁ между источником и линзой, d — между линзой и наблюдателем для любого гравитационного радиуса r_g линзы (звезды или скопления звезд) найдется такое минимальное расстояние ρ между лучом из источника и линзой, при котором этот луч попадает в приемник. При этом изображения источника заполняют окружность, которую наблюдатель видит под углом φ Углы φ и θ₁ малы, так что φ=h/d,φ₁=h/d а, кроме того, h=ρ Отсюда легко находим: 

    С другой стороны, для θ справедлива, очевидно, формула (8). Таким образом,

И наконец, интересующий нас угол составляет

Таким образом, правильный порядок  величины угловых размеров изображения  не r_g /d, а √r_g/d (мы считаем здесь, что все расстояния по порядку величины одинаковы). Он оказался намного больше первой, наивной, оценки, и это радикально меняет ситуацию с возможностью наблюдения эффектов гравитационных линз.

     Изображение источника в виде окружности (ее принято называть кольцом Эйнштейна), создаваемое гравитационной линзой при аксиально-симметричном расположении, реально наблюдалось. Сейчас известно  
 
 

несколько источников в радиодиапазоне, которые выглядят именно так, кольцеобразно.

    Если, однако, гравитационная линза не лежит  на прямой, соединяющей источник с наблюдателем, картина оказывается иной. В случае сферически-симметричной линзы возникают два изображения (рис. 3), одно из которых лежит внутри кольца Эйнштейна, соответствующего осесимметричной картине, а другое — снаружи. Подобные изображения также наблюдались, они выглядят как двойные квазары, как квазары-близнецы.

    Если  источник движется, то перемещаются и  оба изображения. Пока яркости обоих  сравнимы с яркостью источника, для  оценки углового расстояния между ними можно по-прежнему использовать выражение (10). Если масса звезды, действующей в качестве линзы, невелика, скажем на два — три порядка величины меньше массы Солнца, то разрешить такой угол между изображениями, ~0,001", практически немыслимо. Тем не менее обнаружить подобное явление можно. Дело в том, что при сближении изображений их суммарная яркость растет. Явление это, так называемое микролинзирование, имеет достаточно специфический характер: рост яркости и ее последующее падение происходят симметрично во времени, причем изменение яркости происходит одинаково на всех длинах волн (угол отклонения (10) не зависит от длины волны).

    Поиски  микролинзирования, которые велись на протяжении нескольких лет двумя  группами астрономов, австралийско-американской и французской, не просто привели  к обнаружению эффекта. Таким образом был открыт новый класс небесных тел: слабосветящиеся карликовые звезды, так называемые коричневые карлики, именно они играют роль микролинз. Все это произошло совсем недавно. Если еще в январе 1994 года было известно лишь два — три подобных события, то в настоящее время они уже исчисляются десятками. Поистине первоклассное открытие в астрономии.⁵ 

Часть 3. Релятивизм как концептуальный принцип неклассического естествознания. 

    Успехи  специальной и общей теории относительности  привели к тому, что релятивизм как методологический принцип вновь занял важное место в концептуальном аппарате современного естествознания.

    Релятивизм  берет свое начало в учении древнегреческих  софистов и лежит в основе античного  скептицизма, который преувеличивает неполноту и условность знания,

его зависимость  от условий процесса познания. Абсолютизация  относительности знаний особенно усилилась  на рубеже XIX–XX вв. и была подвергнута  критике со стороны философов  и ученых_естествоиспытателей. Известно высказывание М. Планка: «Нет большего заблуждения, чем выражение „все относительно“... Без предпосылки существования абсолютных величин не может быть определено ни одно понятие, не может быть построена ни одна теория».

    Тем не менее в неклассическом естествознании удельный вес релятивизма заметно возрос. «Онтологическим» источником такого возрастания является зависимость объективных характеристик реальных процессов от фактических условий их протекания: в различных контекстах существования свойства вещей варьируются. Релятивизм

связан с полифундаментальностью, многослойностью мира, имеющего люралистическую  структуру, которая определяет и  предопределяет изменчивость его параметров. Причем это относится не только к  формам, способам и условиям бытия  вещей, но и к таким универсальным отношениям, как причинно-следственные связи. Например, в микромире при наличии сильных неоднородных полей причинно-следственная схематика событий может изменяться.

    В качестве специфической черты неклассического  естествознания релятивизм, безусловно, поддерживающий плюрализм, свободу выбора, действия, не может быть отождествлен с субъективизмом. Релятивизм не есть гносеологический анархизм, отрицание обязательности познавательных норм, объективных критериев правильности,

состоятельности познания, он не исключает признания абсолютов. Такие концептуальные абсолюты входят в знание через универсальные законы научного исследования: на эмпирическом уровне — посредством экспериментальных методик, рецептов обращения» с объектами, метрической и функциональной системы понятий; на теоретическом уровне — посредством структурных правил преобразования внутренних «единиц» теории (инварианты, симметрия, фундаментальные константы и т. д.), гарантирующих непротиворечивость перехода от одних систем координат к другим.6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список литературы: 

1.  Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн и Минковский; Принцип относительности; ОНТИ; 1935 г.
2. К. Водоестьев; Теория относительности и Альберт Эйнштейн; Издание 2-ое
3. Философия естествознания; Москва; ИПЛ; 1966 г.
4. Н. В. Мицкевич; Общая теория относительности; Москва; 1927 г.
5.   И. Хриплович; Общая теория относительности; Квант 1999 г.; № 4
6. Н.М. Кожевников; Концепции современного естествознания; Уч. Пособие; Издание

    4-ое СПб.- Москва-Краснодар; 2009 г.