Принцип эквивалентности

Однако какая связь может быть между относительностью длин и проблемой тяготения? Вот к этому вопросу мы сейчас и перейдем. Помнит ли читатель то, что в начале этой главы было названо «удивительным свойством гравитационных сил»?

Тяжелая и инертная массы равны!

Все тела, независимо от их природы и массы, приобретают под действием гравитационных сил совершенно одинаковые ускорения. Чем же это объясняется? Ведь нельзя же, в самом деле, ссылаться на случайные совпадения — уж слишком знаменателен сам факт.

Размышляя над этой проблемой, Эйнштейн обратил внимание на обстоятельство, которое, конечно, Уже давно было прекрасно известно всем физикам, но которое никому не приходило в голову связать с гравитацией. Чтобы понять, в чем здесь дело, представьте себе, что вы находитесь в кабине свободно летящего (с выключенными двигателями) космического корабля. Наступило состояние невесомости. все обстоит так, как если бы никакого тяготения вообще не было. Маятник замрет в отклоненном  положении, выплеснутая из стакана вода большой сферической каплей повиснет в воздухе и рядом с ней застынут, будто подвешенные на невидимых нитях, все остальные предметы, независимо от их массы и формы. Вы подтолкнули тяжелую гирю и она плавно поплыла, пересекая кабину. Если бы не сопротивление воздуха, ее движение было бы абсолютно равномерным.

И все это, заметьте, вовсе не требует того, чтобы сам космический корабль находился вдали от звезд и планет, чтобы до него не дотягивалось их гравитационное воздействие. Невесомость возникает, например, на всех космических кораблях, совершающих полет вокруг земного шара. Ведь эти корабли, совершенно очевидно, находятся в сфере действия почти таких же гравитационных сил, что и на поверхности Земли. И космонавт не ощущает этих сил по следующей сравнительно простой причине. Движение космического корабля складывается из равномерного движения по горизонтали и ускоренного падения по вертикали, к центру Земли. О том, что заметить равномерное движение по поведению вещей внутри кабины невозможно, уже говорилось. Что же касается падения, то все предметы в кабине действительно падают под действием притяжения Земли. Но падают — напомним — с совершенно одинаковым ускорением. И точно с таким же ускорением падают пол, стенки и потолок кабины. Космонавт упал на один метр,— но ровно на метр ушло из-под него кресло. В результате он может свободно висеть над сиденьем.

Иначе говоря, гравитационные силы, явственно проявляющиеся в связанной с Землей системе отсчета, исчезают, если перейти в свободно падающую систему (только, разумеется, они исчезают не одновременно во всем пространстве вокруг Земли, а лишь в ограниченном пространстве кабины *)).

068.gif

Слово «исчезают» мы употребили здесь неслучайно. Действительно, никаким опытом, какие бы приборы мы ни применяли, какое бы явление ни рассматривали, невозможно обнаружить даже признаков тяготения, находясь в закрытой падающей кабине (физики часто говорят, следуя Эйнштейну, о «падающем лифте»).

1 2 3