Магистерская диссертация на тему: Развитие представлений о гравитационном взаимодействии. Формирование идей относительности

Введение

Нередко можно слышать, что современная теоретическая физика началась с ньютоновского закона тяготения. И это весьма справедливо, особенно в том, что касается целей и методов современной физики: описывать и объяснять различные сложные явления природы при помощи нескольких основных законов.

Гравитация - одна из основных сил природы. Она вызывает множество астрономических явлений - от океанских приливов до расширения Вселенной. Ньютон описал гравитацию при помощи простого закона обратной пропорциональности квадрату расстояния. Эйнштейн увидел в ней нечто более глубокое, связывающее ее с пространством-временем.

В течение столетий развития человечества люди наблюдали явление взаимного притяжения тел и измеряли его величину; они пытались поставить это явление себе на службу, превзойти его влияние, и наконец, уже в самое последнее время рассчитывать его с чрезвычайной точностью во время первых шагов вглубь Вселенной.

Интересно поразмыслить над тем, как выглядел бы мир, не будь гравитации! Если исчезнет гравитация Земли, то ничто уже не будет связывать Землю в единый сферический объект и удерживать нас на ее поверхности. В отсутствие гравитации Солнце не притягивало бы Землю, и вместо того, чтобы обращаться вокруг Солнца, она улетела бы по прямой. Без гравитации не смогут существовать ни Солнце, ни другие звезды, ни более крупные системы, такие, как галактики. Несмотря на эту важную роль, гравитация по-прежнему окутана тайной.

Когда та или иная отрасль науки, будучи, несомненно, актуальной, не имеет достаточно солидного опытного фундамента, то в ее развитии начинают проглядывать элементы формального теоретизирования. В некоторой степени не избежала этого и современная теория гравитации: стоит только указать на многочисленные варианты "единых теорий", из которых отнюдь не все выдержат проверку временем. Поэтому критический анализ различных теорий, связанных с тяготением, в настоящий момент особенно актуален.

Среди нерешенных проблем гравитации проблема гравитационных волн привлекает к себе наибольшее внимание физиков, теоретиков и экспериментаторов. Это объясняется тем, что она тесно связана с другими нерешенными проблемами науки о тяготении (проблемой энергии, проблемой построения квантовой гравидинамики и т. д.), и ее решение в теоретическом и экспериментальном планах стимулировало быт исследование многих других задач гравитации.

Проблема теоретического описания гравитационных волн, тесно связанная с задачами их экспериментального исследования, стала одной из наиболее актуальных и интересных проблем не только гравитации, но и современной физики вообще. Возникшая почти одновременно с созданием теории тяготения Эйнштейна (первый анализ этой проблемы был проведен самим Эйнштейном в 1916-1918гг.), она и в настоящее время не имеет еще вполне удовлетворительного решения. За последние полтора десятилетия (примерно с 1957 г.) интерес к ней существенно возрос благодаря разработке нового мощного математического аппарата - классификации полей тяготения Петрова, давшей начало ряду новых подходов к решению проблемы в теоретическом плане.

С другой стороны, достигнутый в последние годы прогресс эксперимента, в частности опыты Вебера, открывает перспективы лабораторного детектирования гравитационных волн.

Оглавление

- Введение

- Развитие представлений о гравитационном взаимодействии

- Формирование идей относительности и представлений о Вселенной до Ньютона

- Открытие закона гравитации Ньютоном

- Движение планет

- Эйнштейн. Общая теория относительности. Гравитационная линза

- Практическое использование закона гравитации

- Открытие Нептуна

- Определение массы небесных тел

- Приборы для измерения гравитации

- Гравитационное излучение и гравитационные волны

- Спутниковый метод изучения гравитационного поля Земли, карта гравитации Земли

- Гравитационные аномалии

- Лазерные детекторы, или интерферометры LIGO, VIRGO, GEO 600, TAMA

- Сферический детектор miniGRAIL

- Резонансные детекторы, или гравитационные антенны AURIGA, EXPLORER, NAUTILUS, ALLEGRO Заключение

- Список используемой литературы

Заключение

Гравитационные сигналы из космоса, как было сказано выше, пока не зарегистрированы. Но это не значит, что наблюдения ведутся безрезультатно. Полученные данные позволяют установить верхние пределы на характеристики возможных источников гравитационных волн. Существующие детекторы уже вплотную подошли к интересной для астрофизиков области параметров. Даже без увеличения чувствительности, просто набирая данные на действующих установках, можно будет скоро получать важные ограничения на параметры пульсаров. А с вводом в строй LIGО-II, возможно, придет время и для прямой регистрации гравитационного излучения.

Список литературы

Книги

1. Нарликар, Дж. Гравитация без формул: Пер. с анг. С.И. Блинникова/ С предисловием И.Ю. Кобзарева. - М.: Мир, 1985. - 148 с.

2. Мизнер, Ч., Торн, К., Уилер, Дж. Гравитация, том 3: Пер. с анг. А.Г. Полнарева. - М.: Мир, 1977. - 512 с.

. Владимиров Ю.С., Мицкевич Н.В., Хорски Я. Пространство, время, гравитация.- М.: Наука, 1984. - 208 с.

. Захаров В.Д., Гравитационные волны в теории тяготения Эйнштейна. - М.: Наука, 1972. - 200 с.

. Мизнер, Ч., Торн, К., Уилер, Дж. Гравитация, том 2: Пер. с анг. А.А. Рузмайкина. - М.: Мир, 1977. - 527 с.

. Под редакцией Цзю Х., Гоффмана В. Гравитация и относительность: Пер. с анг. Д.В. Белова, Н.В. Мацкевича. - М.: Мир, 1965. - 535 с.

Электронный ресурс

1. Вокруг света/ <http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/3003/>

. Газета.ru/ <http://www.gazeta.ru/science/2011/04/04_а_3574017.shtml>

. Элементы большой науки/ <http://elementy.ru/lib/430330?page_design=print>

. Грани.ru/ <http://grani.ru/Society/Science/m.80466.phtml>