17

С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

  • Upload
    avoksel

  • View
    65

  • Download
    5

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Статья Сергея Сипарова, опубликованная в журнале "Пространство, время и фундаментальные взаимодействия". Популярная статья для старшеклассников и младшекурсников физических факультетов об основных принципах теории относительности, о теории эквивалентности (анизотропной геометродинамике) и о ее основных результатах. Изложение основано на материале книги [S.Siparov. Introduction to the Anisotropic Geometrodynamics. World Scientific, 2011]. The article of Sergey Siparov. This is a popular article for high school students and physical faculties’ newcomers. It contains the discussion of the relativity theory basic principles, and the discussion of the equivalence theory (anisotropic geometrodynamics) and its main results. The presentation is based on the book [S.Siparov. Introduction to the Anisotropic Geometrodynamics. World Scientific, 2011].

Citation preview

Page 1: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! !

" #$ ! %

! ! ! %!

!

" & $ ! '"&" ' () $

! !* %

"

! ! " # $ % %

" $ ! $ " &" " & ' $ &" $ ( )* + $ , ! $ ( -"*." " ! /

. 0 1 2 & # % " " $ " 3 4 $ " ! $ ! ! & 5 ) 6. ( 7879 *$ & " & " 4 $ $ & ." #% " " " ("* $ #& " $ & (:;:* / %% $ % " < " & :;:

$ . % :;: % $ () 0 1"2 " $ &" #% $ $ 1= 2*/ " . ( * &

33.&( & "* : /& % :;: 3 :;: . "

Page 2: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! "# $

% ! &# ' $($) ) & ! % "# * + % & # , ! & ) ) & ) " & & ## " # '! & - . # /) %" ! /) # $ 0 " %#

$ % $($+ & "& " & 1 -2 " . % " # 3 % & ) # * ! % #

4 & $($ 5" 6 " "# 7 & $($ ) 5 " &6 " ! "# ( 8# (#*#

% " 5 & 6 5 & &6 % ) % # 9 ! " # $ & & ) ) & # : " & " " " & #

* % & & ;" ## & % ) " # ,& 5 6 ! &" & ! " &# ' % & !" "" " )" % % & & % # $ # ) ! & + & % & ! # ' & & ! & ; % #

< ! " " # ' & " " # 8 % % ! " " & " " $($ " & & % " ! # , ! " #

Page 3: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! "# $% &' ( )* + , - # '! # # % # # # # ' "+ , . !" ! ! + / - !% - !# + 0 ! .

+ , ' !+ & # % ! # # $ # #* +

, % # ! /,/ # !+

1 ! ! ! " /,/ ! + & 2 3 /,/+ 4" 2 ! 56" 7"# ++ % # + 2 - # $88* # % !- 9+ & !! +

4 - ! # ! !%# ! /,/$ # * # + 3 " :+; $ - 2 <+=* " # ! 4+ & 8"# ; (-) 4 ! !% !# " 2 ! !+ &! ! ; $* ' !-+ > !% ! - # -! !- +9 !- % ; # + 0 9 ?'' % ! ! 2 "- % !% 4 - ? 1+ " ! + 4 @ ?-+A "! !-+ / - @ + 4 # # !% 4 ( ) - ! % ! ! '!! !"+ 4 ' $ * # %# + , % 4 ' " ! -! ' !% /,/+

3 ! ! ! # '" # + & ! - % # /,/+ 4 " ?+A :+ ! ! - ( ) 2 . % + 3 ! - B C !-B @ " - # ! !

Page 4: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! " # ! $! #

%! # & # $'$ & ( ) "# " ## $ * $'$ + * ,-*

. # ""# # / ! # # . # ""# / # # ""# 0 # 1* # +) " ## # ## 2 # $ # # # & ! / # # 105 3 # "# # & ! 1

4 & & *# /! $'$ 5/ # ! * !# * #6 # #6 6 * # " ( $ # & 4* # " 7 8 2 " 2 "# # 4 & " & 2 ! " " & # 2 # ## ! ' & * # . ' !9* ! # # # / + # ! & . # * * # # * & # #

& # 5$+. :5$/# +# . ; # # # # * : #; # + 4 : ; ## ! # < / / " "#

! " "

#$ $ $ % "& $

$ "

Page 5: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! " " " #" $ %" # " & ' ( ! )" * # * * +##$ ! " # '# " , #" "$

- #. " " / " ", / */ 0' $ ! ! # ' ) ", & ,( #* ", ", /$ #" 1 ", )2 $$ )$

/ # " #*' " . "*/ #$ 3) #/ 4 # " ) # ! ",)$ % , , 567$

" #*$ /* " ", ,", " * $$ !, , " / !, #/ *$ - 4$ .

8 . , ,/, # $ Λ' " - , ) #" # " $ 9 ' 8 / " . $: Λ' 9 $$ " 4 " " ' */, $ 8 ) / Λ567*/ # * ; " */* < 4$ ) " ! " ! "* * / / #* " , # => . $ " ?@> 8 ! " $ A " ) " " '. " $B! " ! )* '. ./ 4 " $ B ! # * " / $$ # ' * +## $$ !$ B 4 8 . * < $ #" " " #*/ ' # " # " # 8 ! 8 )$ 4' . ! " # " . . $

B" ) *$ #" ", , , #*, . 9'

!" " # " $ %$$ !& ! & "

& $& '( ! & $ &

$" $ " ) (" $ %* # % $

$" $ ! "& $ + " % "!

" %$

Page 6: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! " #$ % & " &" ' %( )%' $ $ * + $ ,$* $ -" ## $ % " # # %#' #. /0# $ $ 1 * 2# 3,14 % # $ * $ # $ " % ' % # ) $ " 5#, + "* 6 #% " '+ #! "% 7 " " 2#8 9 % 7%#' $# , 7( # # #" # "* * 7 $" ' 5 % 7 7 7 # $ 3 % ' * ## " $ 1 $ "* + $% #$ %

6 $' $ #+#' % %7 ", 95* " " # 22 , )%' 22 97 :% )%' $" $; '" < 5* $ $" $; " =< 97 # $ " " $; #+# '' $" * " $ # 2$ , " " #% 9 % " $ " # # "##+" " "

= ->- 2#%"* " "* ,% 3 % 0 # $ *$"* " " #+# , ; % +* '+* ; #$ 9 2# %" # & 0 #$ +! 3$ %% $ % #* % * $ % $ $ % )%, )%' #$ # "%( 2$ ?*$@ " %"** $ ' . # 0 $% 7 )%' % % " $ 3 , #' " % " #' 7 " * ! ' 9 #+ *$* A ' % ' " 7 # , )%' %7% " " $ $

!" #$ R3

T2 # #

% #$ & ' # ( ) $

a1a2

v21R2

R1v22

4π2R21T

22 R2

T21 R14π2R2

2

R21

R22 F ∼ 1/R2 $ # & &

ϕ ∼ 1/R !" # * + $$" #

, ## - $$- vorb RT

'

, #$ & a1a2

v21R2

R1v22

4π2R21T

22 R2

T21 R14π2R2

2

1/R11/R2

F ∼ 1/R

$ & & ϕ ∼ ln(R) ) ) ."

# *

Page 7: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! ! !! " # $ % "" #$&"" $ """

' " $ ( ) " $ & ( * $ +" * * * $( , $& *$ ! " - ( ! $" " ! % ."" " $ " ! " " ( ! / - ! ! "! " $& 0 ! &! " " $& #$&" $ " 1 $* * 2 3 # " $ " " # ! % " * " 45 ( $&$ " $ ! ! " # ! ) $ " * " $ &"( ! # $& **$" !" - " !( $ ! 1 $ " $ " ! 0 * # ! " #

$ " 6 ( " " %)7 " " 7)7 6 7)7 $ "

1 $ $8 $ #" $ ! ! " $ 9$ $ #$ ! ! 6 ," " #" $ $ $($ $ 6 "" - # # ! ": ;! # # "" ( $! $ # . " < # ! #" 2 ! 3 " $ " 6 # " $ " $#: = $ #" 6 2! ! 3 " #$ 6 " " # : = $ : = ! " $ ! ($ # $ " $ $&:

" " ! 2 * ! #" ! " # ! 3 $ ( ! # " # $

!" # $ % # & ' (' ' )* + ,#

- ( ' ' ' ( ./0.1#2 % ( % #

3 -#,' ),'+ 4#4 #

Page 8: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! " #$ $" % $ # $ & ' ($ ) $

* !%! # $ $# $ ( % + # & " ' " " , #

*$" # - $ # ) # . / # - 0 ($ 1 # 2)# # # # 0 $ 0 #" $ $ # $ $ # $ # ! $ $ #$ $ $ # 2 $ # $ # # $ $ 34! 34! 5 # (# # 3 $ ) &' # 0 # !%! 2 # ) # # !%! #

% $ $ # # " $# 4%! # #" # + #" !%! $ $ $ / & ' ) #" + $ $) 2 $ # + # # # " !%! 4%!

/ # ) $ / ( 6 # & " # # ' ( " + # $ $ $ + + " % $ $ # $ $

!" + # $ # 0 ($ 0 $ # # " $ "

!

" " ! " "

# ! !

$ ! % %

&' () % !

Page 9: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

!" # # $ #% !% ! & ! #% # ' # ( # % % ( (

( # % )

mdv

dt= −∂U

∂r−m W +m[r, Ω] + 2m[v, Ω] +m[Ω, [r, Ω]] *+,

& # % - % " . % % # % %% ( / 0 ! #% # *, " # " " " " % 0!% % # #1 % % % % 2 # % # / % " 3 4

)#% 4 ! 4 #% ' ! " " #% ( # 2 #1 *5 6, 7 ! 8 ( 9 # % #% % # # ! *", 5% 46 % 2 # % # % # % % % % 4 - % 56 56 0 ! ' !" %" #% # % : # % ! ! %" ; !" # " % #%% ' # 4 " 5##6 .% *! , < * ,

& ! " *, % %" #%% ! # = ! ! " " % - !

> ! .% % # 2 "%" 0!% #% % # *% %, * , % ? ( % 4% 7%( " ' # % # ' #" * , !

! ! " #

! # !!

"

Page 10: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

!" " # !

$ ! %& ' ( )! * )+,, - ! ) , ! . . / ' ! ! ." ! " ! ) '! 0, 1 ! & ! ' !

1 ! *! " " !" * . ! ! ! ' ! # 2 " 1 . 3 4 -

! 5! %& "! ". ! ! " ! & 5 - & ' ! ! .". * # - 5 ! . ' ! * 6 3 ' ! # ' . & 3 37

!

"

#

5 " !

2 ! * & ! ! " ".7• ! *! 8

• * " 8

• *! ! *

2 ' 9::;<=>?@ ABC>?DEFC;?B C? CGH IB;J?C>?<;FKH?LHC>?DMB=L;FJ N?>OD :F;HBC;PF +Q ! "

R * * R! * S 7 T T ". & . ! & 6 * *!

! " !

! # $ % ! " !

% % & '( !

! ) %

Page 11: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! "# $ ! % & #

' " ! ( ) *

## yi = ∂xi

∂s + # # # ,# - " ) " # . " / 0 # 1/ ! / 2

• 3 / *( ) " / " ( * ( / ) *() 2 / / yi,4 ( 5

• ! ! "#

' / " * " # 6 / / " 7" " # $ / ! # 8 " #

1 # 9" * # 8 " ( * ( # 8 161 " yi# .

## / # ' / : # 1/) //) ; < # ' * ( 4 = / " ( 4 ! ! #

. 4 .4 ) /2 / / ) " # . / ) / ! ) $ *(" / ) yi. ' //) (#

> 4 ( / ! !#1 ! " ) 161 ? (# @

∂yi

∂s+Γi

lkylyk

∂yi

∂s+ (Γi

lk +12ηit ∂2εkl

∂xj∂yt yj)ykyl ηit ! Γi

lk

"##

F (g) = mc2

2∇−ε00 +

2c2· 4(v, u) u ≡ c2

4∂ε00∂v

≡ [Ω, r]

Page 12: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! "# $ $ $ % " ! "# " $ " & '() )() $ $ &"

'& " % " *

• )() & + & ,

&& % & &

'& " " " " $ - . " /- )() 0$ $ 1 2!30(# ! # !# ( " " ' $ + & " -" 4 &" ! #

. " 56 !'# 789::6; !<=# " 30( . " !># $?? @ A A " ) & ! # ! # " " " -"0$ " &" /- " " & "

0 - & 30( " $ - " @ 0 * -

B $ - !$ " - # ( C- - ;D

Page 13: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

!"#$% "&' ( ")"*+ (" ,-##./

!

" " # ! $ % " " # & % '( % #) ! % % *! + # ' ) , % ! " % %# , ! $ - " % " !

. " -,, # " !/ ! $ ""

• % ')

• , " '0)!

#! 1 " % , " 2# - & % *! * # " % " % ! / 0 !! " %! 3 - #" 2 " % - !

# % !

4% " %# ') 53 " % !6!

(

• "

• ' ) "7 " % !

Page 14: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

!! "# $ %

& "'

# " ( "!

! " # $ % &% '%( %$ $ ) & # % & ! * & # % % +% %% , & & %% '!- ( ) & & $!% ) & .

• $ % % " /$ $ )$!

* 0 $/ $!* 0 & 1* &" &"

" %" " ) " " " $! % '%( " %% ' $ " "(!2 & " ) " !3 !4 & 1* /

% " " )" " % %! % 0" $ $ & /$ % 56'! !4 47(!

) *'+,#%# "! - ξ0 =√2rs

DdDdsDs

rs =2GMc2

+ .&+

%' Ds ! " Dd ! # Dds ! # "

/ *'+,#%# ,- ξ1or2 = 4ξ0ξ0rs

Veff

c[±1 +

√1 + c2

V 2eff

rsDs

32DdsDd]

Page 15: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

!"! #$%%&'''()*+*(,-.+/0/+12$%.-.3445($%.

! 67 8!9" :;# !:

+ < ;! ; ;# 6 6! = #;!>? 6@77A < ! BC"D5E4 !@ F8!G? H < 6!? ## !9

1IH$ = J!; @7 ; < FKL ; 7!G &M

! " # # # $ # ! # ! $ ## $ % &'( ! ! # ! #$ # )*"+ % , ,( # " - $ ,. !

! " # $ %& $' $ ( && ) & $ ) * $ % ) '( + " ) , ( ( ( $% $ ( ( % $ ( & ( - & %"& ( $'

( . # $ ' / ( 0 1 "$ % ( $ $ & %& / ($ ( ( " # $ (

Page 16: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! " # $ % & ' % ' % $ ( ' "" ' ( " ) ' % ' % & $ & * (% ! % ! % " +( ,#-. !% " # %/$ 0 ,#-."

, $ $ /' !0 ! % $ + " "

## $ % " 1+ $ & $ ( + " 2 $ " 3 + % / 0 ( ! $ "

( 4. 56" '( ! $ 4 %%6 ( % " "" ! % "

# ! % !" ' ( % " 5 $ ##" $ %(% ! % 7 %" 5 + !% $ % %' $ % " 8 + 4 6 + % / $ $0" 9 $ % % %% !%" ! 4$ 6 7 :$ 7 % $ 7 ( + ' " ; + :$ 7" 1 < % +''= * ( " # % " 7 >!$ ' < + ( ##" ? " # * % 4% !( 6" . * $( % 7 4+'' .6 %

! "# !$ %&'!()

*!+,#$-( .//0

Page 17: С.В. Сипаров. Теория эквивалентности и ее первые результаты. The Equivalence Theory And It's First Results

! " # $% & #% '! " % () ! * #+ % *$ $% #+ !" % %

, , % % $% ! " # , -- %, % ! " % $ % $ % $! * + '% % % $ ! . & % , ! # ( $ --) &! & $ #% % , -- , ! " # % ' % / ' ! % ' , &!

" $ 0!01!202

!"# $%%&#''(!& )*+,*

# )-" %!+!%. -/0!+ "-1,- %$-*).

2$!( !( &*&0" ) )%!,"- 3*) $!4$ (,$**" (%05-1%( 15 &$.(!, " 3 ,0"%!-(6 1-7,*-)( 8% ,*1% !1( %$-5!(,0((!*1 *3 %$- )-" %!+!%. %$-*). 9 (!, &)!1,!&"-( 15 %$- 5!(,0((!*1 *3 %$- -/0!+ "-1,- %$-*). : 1!(*%)*&!,4-*-%)*5.1 !,(; 15 !%( !1 )-(0"%( 2$- &)-(-1% %!*1 !( 9 (-5 *1 %$- 9**< =>>!& )*+ 81%)*50,%!*1 %* %$-?1!(*%)*&!, @-*-%)*5.1 !,( A*)"5 >,!-1%!B, CDEEF

! "# $ ! % % "% #!% $ # & ' & ('% ) & (' * # ! % # & ' ++ , - . / 01% ! #! " 1 & ' &' ( % 2 3 # 1% 4 ((# , #- # " % ( & ' ( & '% 5 " 1 ,1- 1 0 1 %