Фізіка шляху святла, які праходзіць гравітацыйнае цела, з'яўляецца адным з самых складаных паняццяў, якія можна зразумець у Адноснасці, але гэта таксама адно з самых простых. Цяжка, бо не можа быць сілы цяжару на святле, нават нягледзячы на тое, што шлях фатона згінаецца, калі ён праходзіць гравітацыйнае цела. Гэта лёгка, бо фатон ідзе па самым простым магчымым шляху - геадэзічным ураўненні для руху без сілы.
Гэты блог забірае там, дзе скончыўся мой апошні блог, вызначыўшы геадэзічнае ўраўненне і прадставіўшы метрыку Шварцшыльда. Маючы гэтыя два ўраўненні, мы маглі б проста вырашыць нулявую геадэзіку (нулявая геадэзіка - гэта шлях светлавога прамяня праз калектар). Але тут аказваецца больш просты падыход, які Эйнштэйн прыдумаў сам (ён ніколі не любіў рабіць рэчы цяжкім шляхам). Яму трэба было прынесці ў ахвяру асноўны пастулат, які ён растлумачыў усім пра асаблівую адноснасць.
Кідаючы пад аўтобусам адмысловую адноснасць
Фундаментальны пастулат спецыяльнай адноснасці абвяшчае, што хуткасць святла аднолькавая для ўсіх назіральнікаў. Эйнштэйн паставіў гэты пастулат, а потым выкарыстаў яго для атрымання некаторых самых дзіўных наступстваў адмысловай адноснасці - напрыклад, E = mc2. Гэты пастулат ляжыць у аснове яго тэорыі адноснасці і можа разглядацца як адна з самых простых "ісцін" нашай рэчаіснасці - ці, прынамсі, нашага касмічнага часу.
Але як толькі Эйнштэйн пачаў думаць, як распаўсюдзіць эсэраўскую ўласцівасць на больш агульную сітуацыю, ён адразу зразумеў, што яму трэба будзе выкінуць гэты пастулат. У той час як хуткасць святла, вымяраемая лакальна, заўсёды роўная c, бачная хуткасць святла, назіраная далёкім назіральнікам (далёка ад гравітацыйнага цела), змяняецца гравітацыйным пашырэннем часу і скарачэннем даўжыні. Гэта азначае, што бачная хуткасць святла, назіраная на адлегласці, змяняецца ў залежнасці ад становішча. З гэтага простага высновы Эйнштэйн узяў першую ацэнку адхілення Сонца ад Святла, хоць ён першапачаткова быў адключаны ў 2 разы. (Поўная гісторыя высновы Эйнштэйна пра адхіленне святла ад Сонца і пацверджанне Эдынгтана: у раздзеле 7 Галілея Не звязаны (Oxford University Press, 2018).
Адносна Макса фон Лауэ
Восенню 1905 г. у Берліне малады нямецкі фізік па імені Макс Лау сядзеў у калёквіі па фізіцы ва ўніверсітэце і слухаў іншага Макса, яго доктарскага навуковага кіраўніка Макса Планка, які правёў семінар па новай тэорыі адноснасці Эйнштэйна. Лау быў уражаны прастатой тэорыі, у гэтым сэнсе «спрошчанай», а значыць, і цяжка паверыць, але прыгажосць тэорыі засталася ў яго, і ён пачаў прадумваць наступствы для эксперыментаў, падобных да эксперыменту Фізе на частковым перацягванні эфіру .
Арман Іпаліт Луі Фізё (1819 - 1896) у 1851 годзе пабудаваў адзін з першых у свеце аптычных інтэрферометраў і выкарыстаў яго для вымярэння хуткасці святла ўнутры рухомых вадкасцяў. У той час хуткасць святла лічылася ўласцівасцю светлавога эфіру, і існуе некалькі супярэчлівых тэорый пра тое, як святло будзе рухацца ўнутры рухомай матэрыі. Адна з тэорый мела б эфір цалкам нерухомы, на яго не ўплывае рухаецца матэрыя, а значыць, хуткасць святла не будзе ўплываць на рух. Зваротная тэорыя мела б, каб эфір цалкам захапляўся матэрыяй, а значыць, хуткасць святла ў рэчыве, якая рухаецца, была б простай сумай хуткасцей. Сярэдняя тэорыя лічыла, што толькі частка эфіру цягаецца разам з рэчывам, якое рухаецца. Гэта была частковая гіпотэза пра цягненне эфіру Фрэнеля, да якой ён прыйшоў, каб растлумачыць, чаму яго сябар Франсуа Арага не заўважыў ніякага ўкладу ў зорную аберацыю ад руху Зямлі праз эфір. Калі Фізё праводзіў свой эксперымент, вынікі былі цесна ўзгоднены з каэфіцыентам зносу Фрэнеля, які, здавалася, вырашыў пытанне. Але калі Мікельсан і Морлі праводзілі свае эксперыменты 1887 года, не было ніякіх доказаў частковай цягі.
Нават пасля выстаўкі Эйнштэйнам адноснасці ў 1905 г. рознагалоссі вынікаў Мікельсана-Морлі з вынікамі Фізе не былі цалкам узгоднены, пакуль Лауэ ў 1907 г. не паказаў, што тэарэма адносна хуткасці дадання цалкам адпавядае эксперыменту Фізе. Хуткасць, якая назіраецца ў кадры лабараторыі, выяўляецца з дапамогай тэарэмы дадання хуткасці адмысловай адноснасці.
Гэта было адным з першых канчатковых "доказаў" абгрунтаванасці тэорыі адноснасці Эйнштэйна, і яна зрабіла Лауэ адным з самых цвёрдых прыхільнікаў адноснасці. Падмануты поспехам тлумачэння каэфіцыента асуджэння Фрэнеля, Лауэ напісаў першую манаграфію па тэорыі адноснасці, апублікаваўшы яе ў 1910 годзе.
Працягванне ў частках 2 https://zen.yandex.ru/media/id/5d65475f028d6800ad08a4d2/kruccca-vakol-fatona-kalia-chornai-dzrk-chastka-2-5d8f4ec2c31e4900b16add7d