Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ТЯ)"

Автор книги: Большая Советская Энциклопедия

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

  В общей теории относительности пространство-время не плоское, а искривленное. В искривленном пространстве-времени (в конечных, не малых, областях) уже нельзя ввести декартовы координаты, и использование криволинейных координат становится неизбежным. В конечных областях такого искривленного пространства-времени ds² записывается в криволинейных координатах в общем виде (8). Зная g_ik как функции четырёх координат, можно определить все геометрические свойства пространства-времени. Говорят, что величины g_ik определяют метрику пространства-времени , а совокупность всех g_ik называют метрическим тензором. С помощью g_ik вычисляются темп течения времени в разных точках системы отсчёта и расстояния между точками в трёхмерном пространстве. Так, формула для вычисления бесконечно малого интервала времени d t по часам, покоящимся в системе отсчёта, имеет вид:

 

  При наличии поля Т. величина g₀₀ в разных точках разная, следовательно, темп течения времени зависит от поля Т. Оказывается, что чем сильнее поле, тем медленнее течёт время по сравнению с течением времени для наблюдателя вне поля.

  Математическим аппаратом, изучающим неевклидову геометрию (см. Риманова геометрия ) в произвольных координатах, является тензорное исчисление . Общая теория относительности использует аппарат тензорного исчисления, её законы записываются в произвольных криволинейных координатах (это означает, в частности, запись в произвольных системах отсчёта), как говорят, в ковариантном виде.

  Основная задача теории Т.– определение гравитационного поля, что соответствует в теории Эйнштейна нахождению геометрии пространства-времени. Эта последняя задача сводится к нахождению метрического тензора g_ik.

  Уравнения тяготения Эйнштейна связывают величины g_ik с величинами, характеризующими материю, создающую поле: плотностью, потоками импульса и т.п. Эти уравнения записываются в виде:

  . (9)

  Здесь R_ik — так называемый тензор Риччи, выражающийся через g_ik ,  его первые и вторые производные по координатам; R = R_ik g ^ik (величины g ^ik определяются из уравнений g_ikg ^km =

, где  – Кронекера символ ); T_ik — так называемый тензор энергии-импульса материи, компоненты которого выражаются через плотность, потоки импульса и др. величины, характеризующие материю и её движение (под физической материей подразумеваются обычное вещество, электромагнитное поле, все др. физические поля).

  Вскоре после создания общей теории относительности Эйнштейн показал (1917), что существует возможность изменения уравнений (9) с сохранением основных принципов новой теории. Это изменение состоит в добавлении к правой части уравнений (9) так называемого «космологического члена»: Lg_ik. Постоянная L, называется «космологической постоянной», имеет размерность см^-2. Целью этого усложнения теории была попытка Эйнштейна построить модель Вселенной, которая не изменяется со временем (см. Космология ). Космологический член можно рассматривать как величину, описывающую плотность энергии и давление (или натяжение) вакуума. Однако вскоре (в 20-х гг.) советский математик А. А. Фридман показал, что уравнения Эйнштейна без L-члена приводят к эволюционирующей модели Вселенной, а американский астроном Э. Хаббл открыл (1929) закон так называемого красного смещения для галактик, которое было истолковано как подтверждение эволюционной модели Вселенной. Идея Эйнштейна о статической Вселенной оказалась неверной, и хотя уравнения с L-членом тоже допускают нестационарные решения для модели Вселенной, необходимость в L-члене отпала. После этого Эйнштейн пришёл к выводу, что введение L-члена в уравнения Т. не нужно (то есть что L = 0). Не все физики согласны с этим заключением Эйнштейна. Но следует подчеркнуть, что пока нет никаких серьёзных наблюдательных, экспериментальных или теоретических оснований считать L отличным от нуля. Во всяком случае, если L ¹ 0, то, согласно астрофизическим наблюдениям, его абсолютная величина чрезвычайно мала: |L| < 10^-55см^-2. Он может играть роль только в космологии и практически совершенно не сказывается во всех др. задачах теории Т. Везде в дальнейшем будет положено L = 0.

  Внешне уравнения (9) подобны уравнению (4) для ньютоновского потенциала. В обоих случаях слева стоят величины, характеризующие поле, а справа – величины, характеризующие материю, создающую поле. Однако уравнения (9) имеют ряд существенных особенностей. Уравнение (4) линейно и поэтому удовлетворяет принципу суперпозиции. Оно позволяет вычислить гравитационный потенциал j для любого распределения произвольно движущихся масс. Ньютоновское поле Т. не зависит от движения масс, поэтому уравнение (4) само не определяет непосредственно их движение. Движение масс определяется из второго закона механики Ньютона (6). Иная ситуация в теории Эйнштейна. Уравнения (9) не линейны, не удовлетворяют принципу суперпозиции. В теории Эйнштейна нельзя произвольным образом задать правую часть уравнений (T_ik ), зависящую от движения материи, а затем вычислить гравитационное поле g_ik . Решение уравнений Эйнштейна приводит к совместному определению и движения материи, создающей поле, и к вычислению самого поля. Существенно при этом, что уравнения поля Т. содержат в себе и уравнения движения масс в поле Т. С физической точки зрения это соответствует тому, что в теории Эйнштейна материя создаёт искривление пространства-времени, а это искривление, в свою очередь, влияет на движение материи, создающей искривление. Разумеется, для решения уравнений Эйнштейна необходимо знать характеристики материи, которые не зависят от гравитационных сил. Так, например, в случае идеального газа надо знать уравнение состояния вещества – связь между давлением и плотностью.

  В случае слабых гравитационных полей метрика пространства-времени мало отличается от евклидовой и уравнения Эйнштейна приближённо переходят в уравнения (4) и (6) теории Ньютона (если рассматриваются движения, медленные по сравнению со скоростью света, и расстояния от источника поля много меньше, чем l =с t, где t – характерное время изменения положения тел в источнике поля). В этом случае можно ограничиться вычислением малых поправок к уравнениям Ньютона. Эффекты, соответствующие этим поправкам, позволяют экспериментально проверить теорию Эйнштейна (см. ниже). Особенно существенны эффекты теории Эйнштейна в сильных гравитационных полях.

  Некоторые выводы теории тяготения Эйнштейна

  Ряд выводов теории Эйнштейна качественно отличается от выводов ньютоновской теории Т. Важнейшие из них связаны с возникновением «чёрных дыр» , сингулярностей пространства-времени (мест, где формально, согласно теории, обрывается существование частиц и полей в обычной, известной нам форме) и существованием гравитационных волн .

  Чёрные дыры. Согласно теории Эйнштейна, вторая космическая скорость в сферическом поле Т. в пустоте выражается той же формулой, что и в теории Ньютона:

  . (10)

  Следовательно, если тело массы т сожмётся до линейных размеров, меньших величины r =2 Gm/c² , называемой гравитационным радиусом , то поле Т. становится настолько сильным, что даже свет не может уйти от него на бесконечность, к далёкому наблюдателю; для этого потребовалась бы скорость больше световой. Такие объекты получили название чёрных дыр. Внешний наблюдатель никогда не получит никакой информации из области внутри сферы радиуса r = 2Gm/с² . При сжатии вращающегося тела поле Т., согласно теории Эйнштейна, отличается от поля не вращающегося тела, но вывод об образовании чёрной дыры остаётся в силе.

  В области размером меньше гравитационного радиуса никакие силы не могут удержать тело от дальнейшего сжатия. Процесс сжатия называется коллапсом гравитационным . При этом растет поле Т. – увеличивается искривлённость пространства-времени. Доказано, что в результате гравитационного коллапса неизбежно возникает сингулярность пространства-времени, связанная, по-видимому, с возникновением его бесконечной искривлённости. (Об ограниченности применимости теории Эйнштейна в таких условиях см. следующий раздел.) Теоретическая астрофизика предсказывает возникновение чёрных дыр в конце эволюции массивных звёзд (см. Релятивистская астрофизика ); возможно существование во Вселенной чёрных дыр и др. происхождения. Чёрные дыры, по-видимому, открыты в составе некоторых двойных звёздных систем.

  Гравитационные волны. Теория Эйнштейна предсказывает, что тела, движущиеся с переменным ускорением, будут излучать гравитационные волны. Гравитационные волны являются распространяющимися со скоростью света переменными полями приливных гравитационных сил. Такая волна, падая, например, на пробные частицы, расположенные перпендикулярно направлению её распространения, вызывает периодические изменения расстояния между частицами. Однако даже в случае гигантских систем небесных тел излучение гравитационных волн и уносимая ими энергия ничтожны. Так, мощность излучения за счёт движения планет Солнечной системы составляет около 10¹¹эрг/сек, что в 10²² раз меньше светового излучения Солнца. Столь же слабо гравитационные волны взаимодействуют с обычной материей. Этим объясняется, что гравитационные волны до сих пор не открыты экспериментально.

  Квантовые эффекты. Ограничения применимости теории тяготения Эйнштейна

  Теория Эйнштейна – не квантовая теория. В этом отношении она подобна классической электродинамике Максвелла. Однако наиболее общие рассуждения показывают, что гравитационное поле должно подчиняться квантовым законам точно так же, как и электромагнитное поле. В противном случае возникли бы противоречия с принципом неопределённости для электронов, фотонов и т.д. Применение квантовой теории к гравитации показывает, что гравитационные волны можно рассматривать как поток квантов – «гравитонов», которые так же реальны, как и кванты электромагнитного поля – фотоны. Гравитоны представляют собой нейтральные частицы с нулевой массой покоя и со спином, равным 2 (в единицах Планка постоянной).

  В подавляющем большинстве мыслимых процессов во Вселенной и в лабораторных условиях квантовые эффекты гравитации чрезвычайно слабы, и можно пользоваться не квантовой теорией Эйнштейна. Однако квантовые эффекты должны стать весьма существенными вблизи сингулярностей поля Т., где искривления пространства-времени очень велики. Теория размерностей указывает, что квантовые эффекты в гравитации становятся определяющими, когда радиус кривизны пространства-времени (расстояние, на котором проявляются существенные отклонения от геометрии Евклида: чем меньше этот радиус, тем больше кривизна) становится равным величине r_пл = . Расстояние r_пл называется планковской длиной; оно ничтожно мало: r_пл = 10^-33см. В таких условиях теория тяготения Эйнштейна неприменима.

  Сингулярные состояния возникают в ходе гравитационного коллапса; сингулярность в прошлом была в расширяющейся Вселенной (см. Космология ). Последовательной квантовой теории Т., применимой и в сингулярных состояниях, пока не существует.

  Квантовые эффекты приводят к рождению частиц в поле Т. чёрных дыр. Для чёрных дыр, возникающих из звёзд и имеющих массу, сравнимую с солнечной, эти эффекты пренебрежимо малы. Однако они могут быть важны для чёрных дыр малой массы (меньше 10¹⁵г ), которые в принципе могли возникать на ранних этапах расширения Вселенной (см. «Чёрная дыра» ).

  Экспериментальная проверка теории Эйнштейна

  В основе теории тяготения Эйнштейна лежит принцип эквивалентности. Его проверка с возможно большей точностью является важнейшей экспериментальной задачей. Согласно принципу эквивалентности, все тела независимо от их состава и массы, все виды материи должны падать в поле Т. с одним и тем же ускорением. Справедливость этого утверждения, как уже говорилось, была впервые установлена Галилеем. Венгерский физик Л. Этвеш с помощью крутильных весов доказал справедливость принципа эквивалентности с точностью до 10^-8 ; американский физик Р. Дикке с сотрудниками довёл точность до 10^-10 , а советский физик В. Б. Брагинский с сотрудниками – до 10^-12 .

  Др. проверкой принципа эквивалентности является вывод об изменении частоты n света при его распространении в гравитационном поле. Теория предсказывает (см. Красное смещение ) изменение частоты Dn при распространении между точками с разностью гравитационных потенциалов j₁ – j₂ :

   (11)

  Эксперименты в лаборатории подтвердили эту формулу с точностью по крайней мере до 1% (см. Мёссбауэра эффект ).

  Кроме этих экспериментов по проверке основ теории, существует ряд опытных проверок её выводов. Теория предсказывает искривление луча света при прохождении вблизи тяжёлой массы. Аналогичное отклонение следует и из ньютоновской теории Т., однако теория Эйнштейна предсказывает вдвое больший эффект. Многочисленные наблюдения этого эффекта при прохождении света от звёзд вблизи Солнца (во время полных солнечных затмений) подтвердили предсказание теории Эйнштейна (отклонение на 1,75’’ у края солнечного диска) с точностью около 20%. Гораздо большая точность была достигнута с помощью современной техники наблюдения внеземных точечных радиоисточников. Этим методом предсказание теории подтверждено с точностью (на 1974) не меньшей 6%.

  Др. эффектом, тесно связанным с предыдущим, является большая длительность времени распространения света в поле Т., чем это дают формулы без учёта эффектов теории Эйнштейна. Для луча, проходящего вблизи Солнца, эта дополнительная задержка составляет около 2×10^-4 сек. Эксперименты проводились с помощью радиолокации планет Меркурий и Венера во время их прохождения за диском Солнца, а также с помощью ретрансляции радиолокационных сигналов космическими кораблями. Предсказания теории подтверждены (на 1974) с точностью 2%.

  Наконец, ещё одним эффектом является предсказываемый теорией Эйнштейна медленный дополнительный (не объясняемый гравитационными возмущениями со стороны др. планет Солнечной системы) поворот эллиптических орбит планет, движущихся вокруг Солнца. Наибольшую величину этот эффект имеет для орбиты Меркурия – 43’’ в столетие. Это предсказание подтверждено экспериментально, согласно современным данным, с точностью до 1%.

  Таким образом, все имеющиеся экспериментальные данные подтверждают правильность как положений, лежащих в основе теории тяготения Эйнштейна, так и её наблюдательных предсказаний.

  Следует подчеркнуть, что эксперименты свидетельствуют против попыток построить др. теории Т., отличные от теории Эйнштейна.

  В заключение отметим, что косвенным подтверждением теории тяготения Эйнштейна является наблюдаемое расширение Вселенной, теоретически предсказанное на основе общей теории относительности советским математиком А. А. Фридманом в середине 20-х гг. нашего столетия.

  Лит.: Эйнштейн А., Собр. научных трудов, т. 1—4, М., 1965—67; Ландау Л., Лифшиц Е., Теория поля, 6 изд., М., 1973; Фок В. А., Теория пространства, времени и тяготения, 2 изд., М., 1961; Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звёзд, М., 1971; Брумберг В. А., Релятивистская небесная механика, М., 1972; Брагинский В. Б., Руденко В. Н., Релятивистские гравитационные эксперименты, «Успехи физических наук», 1970, т. 100, в. 3, с. 395.

  И. Д. Новиков.

Тягун (пос. гор. типа в Алтайском крае)

Тягу'н, посёлок городского типа в Сорокинском районе Алтайского края РСФСР. Расположен на западном склоне Салаирского кряжа. Железнодорожная станция на линии Барнаул – Артышта. Леспромхоз. Добыча камня.

Тягун (судоходн.)

Тягу'н, колебательные движения воды в портах, бухтах и гаванях, вызывающие циклическое перемещения стоящих у причалов судов. Основная причина этих движений – длинные волны с периодом от 0,5 до 5 мин, высотой обычно до 30 см, которые образуются в результате воздействия на акваторию порта ветрового волнения и зыби, развивающихся при штормовых ветрах в прилегающем районе моря. Интенсивность Т. зависит от периода собственных колебаний вод порта, а также от характера изменения глубин на подходах к нему. Т. затрудняет грузовые операции в порту. При его развитии могут возникать аварии судов из-за обрыва швартовых. В пределах одного порта Т. у разных причалов имеет неодинаковую интенсивность. Т. наблюдается во многих портах мира: Дакаре, Касабланке, Гавре, Бомбее и др., особенно в портах Японии и Новой Зеландии. В СССР Т. отмечается в Туапсе, Батуми, Сочи, Клайпеде, Корсакове и др. Борьба с вредными последствиями Т. ведётся преимущественно путём применения специальной швартовки судов. Важное значение имеет и заблаговременное предсказание Т.

Тягуненко Виктор Леонидович

Тягуне'нко Виктор Леонидович (1.1.1920, Викнено Кировоградской области УССР, – 4.3.1975, Москва), советский экономист, член-корреспондент АН СССР (1968). Член КПСС с 1942. Окончил Военно-политическую академию им. В. И. Ленина (1951). В 1954—57 преподавал политэкономию в Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского. С 1957 в институте мировой экономики и международных отношений. Основные труды по проблемам экономики и политики развивающихся стран: национально-освободительные революции, борьба за экономическую независимость и кризис неоколониализма, закономерности и специфические черты некапиталистического пути развития, слаборазвитые страны в системе международного разделения труда и мирового хозяйства. Под редакцией Т. изданы монографии «Классы и классовая борьба в развивающихся странах» (т. 1—3, 1967—68), «Развивающиеся страны: закономерности, тенденции, перспективы» (1974). Награжден 2 орденами, а также медалями.

  Соч.: Угнетенные народы рвут оковы империализма, М., 1955; Общий кризис капитализма, [М.], 1956; Войны и колонии, М., 1957; Слаборазвитые страны в мировом капиталистическом хозяйстве, М., 1961 (совм. с В. В. Рымаловым); Проблемы современных национально-освободительных революций, 2 изд., М., 1969.

  Л. С. Воронков.

Тяжёлая артиллерия

Тяжёлая артилле'рия, вид полевой артиллерии, существовавшей в различных армиях (в том числе в Красной Армии) в 1-й половине 20 в. Предназначалась для поражения целей, находящихся за укрытиями, и разрушения полевых сооружений. К Т. а. относились гаубицы, пушки и мортиры калибров от 105 до 155 мм. В современных армиях деление артиллерии на лёгкую и тяжёлую не принято.

Тяжёлая атлетика

Тяжёлая атле'тика, вид спорта, состязания в поднятии тяжестей (штанги). Современная программа официальных соревнований (с 1972) включает рывок, толчок штанги двумя руками и сумму результатов в этих упражнениях (при рывке штанга поднимается с помоста вверх одним непрерывным движением, при толчке – в два приёма: на грудь и от груди). В 1934—72 было принято так называемое классическое троеборье – жим, рывок и толчок двумя руками, до 1934 – пятиборье (жим двумя руками, рывок и толчок – одной и двумя). Официальные международные состязания (с 1977) – в 10 весовых категориях (до 52 кг — свыше 110 кг).

  Упражнения с тяжестями с целью развития силы и рельефной мускулатуры известны с древних времён. Официальные состязания в поднятии тяжестей стали проводиться в США в 60-е гг. 19 в. В Европе в начале 70-х гг. И. Триа основал школы Т. а. в Париже и Брюсселе. С 1896 Т. а. – в программе Олимпийских игр (кроме 1900, 1908, 1912). 1-й чемпионат Европы состоялся в 1896 в Роттердаме, 1-й чемпионат мира – в 1898 в Вене. В 1912 основан Всемирный тяжелоатлетический союз, утверждены правила международных соревнований. В 1-й четверти 20 в. сильнейшими были тяжелоатлеты Франции, Германии, Австрии, Италии, США.

  В России зарождение Т. а. связано с именем В. Ф. Краевского, который в 1885 в Петербурге организовал кружок любителей Т. а. В 80—90-е гг. в Москве, Киеве, Нижнем Новгороде, Риге и др. городах созданы кружки, клубы, общества Т. а. В 1897 в Петербурге проведён первый чемпионат России. Среди русских тяжелоатлетов-призёров чемпионатов мира и мировые рекордсмены – С. И. Елисеев, Г. Г. Гаккеншмидт, П. Херудзинский и Я. Я. Краузе. В 1913 создан Всероссийский тяжелоатлетический союз.

  В СССР 1-й чемпионат страны состоялся в 1923 (с 1933 проводится ежегодно); чемпионы и рекордсмены в 20—30-е гг. – А. В. Бухаров, Д. Н. Эхт, Я. Ю. Спарре, М. М. Громов. В 30—40-х гг. установлено около 200 рекордов СССР, превышавших официальные мировые рекорды (Г. В. Попов, Г. И. Новак , Н. И. Шатов, Я. Г. Куценко, С. И. Амбарцумян и др.). В 1946 советские тяжелоатлеты вступили в Международную федерацию Т. а. (ИВФ; основана в 1920, в 1975 объединяла 103 национальные федерации), в 1969 – в Европейскую федерацию Т. а. (основана в 1969, в 1975 объединяла 19 национальных федераций).

  Рекорды мира в различных весовых категориях (на 1 октября 1976)

  Наилегчайшая – до 52 кг

  Рывок 108,5 кг А. Н. Воронин СССР

  Толчок 141,0 кг А. Н. Воронин СССР

  Сумма 242,5 кг А. Н. Воронин СССР

  Легчайшая – до 56 кг

  Рывок 120,5 кг К. Микки Япония

  Толчок 151,0кг М. Нассери Иран

  Сумма 262,5 кг Н. Нурекян НРБ

  Полулёгкая – до 60 кг

  Рывок 130,0 кг Г. Тодоров НРБ

  Толчок 161,5кг Н. А. Колесников СССР

  Сумма 285,0 кг Г. Тодоров НРБ

  Лёгкая – до 67,5кг

  Рывок 140,5 кг К. Чернецкий ПНР

  Толчок 177,5 кг М. Н. Киржинов СССР

  Сумма 315,5 кг С. В. Певзнер СССР

  Полусредняя – до 75кг

  Рывок 155,0 кг И. Митков НРБ

  Толчок 192,5 кг В. И. Смирнов СССР

  Сумма 345,0 кг И. Митков НРБ

  Средняя – до 82,5 кг

  Рывок 170,5 кг Б. Благоев НРБ

  Толчок 207,0 кг Р. Мильзер ФРГ

  Сумма 372,5 кг Т. Стойчев НРБ

  Полутяжёлая – до 90 кг

  Рывок 180,0 кг Д. А. Ригерт СССР

  Толчок 220,5 кг Д. А. Ригерт СССР

  Сумма 400,0 кг Д. А. Ригерт СССР

  1-я тяжелая – до 110 кг

  Рывок 185,0 кг В. Христов НРБ

  Толчок 237,5 кг В. Христов НРБ

  Сумма 417,5 кг В. Христов НРБ

  2-я тяжёлая – св. 110 кг

  Рывок 200,0 кг Х. Плачков НРБ

  Толчок 255,0 кг В. И. Алексеев СССР

  Сумма 442,5 кг Х. Плачков НРБ

  В 1946—76 спортсмены СССР завоевали 26 золотых медалей на Олимпийских играх, 94 – на чемпионатах мира, 127 – на чемпионатах Европы. Среди неоднократных чемпионов: В. Е. Стогов, И. В. Удодов, Р. А. Чимишкян, Е. Г. Минаев, 1 В. Г. Бушуев, Ю. П. Власов , В. Г. Куренцов , А. Н. Воробьев , Л. И. Жаботинский , В. И. Алексеев, Я. А. Тальтс , Д. А. Ригерт, М. Н. Киржинов, П. К. Король, В. П. Шарий и др.

В 1976 в СССР было 1,5 тыс. секций Т. а. в коллективах физкультуры (свыше 300 тыс. чел.). Ежегодно готовится около 500 мастеров спорта. Успехи советских тяжелоатлетов связаны с именами тренеров: Я. Г. Куценко, Н. И. Шатова, С. П. Багдасарова, М. П. Светличного, А. В. Чужина, Р. В. Плюкфельдера, И. С. Кудюкова и др.

  За рубежом Т. а. наиболее развита в НРБ, ВНР, ГДР, Японии, США, Великобритании и др. Неоднократными победителями Олимпийских турниров и др. крупнейших международных соревнований были Л. Остен (Франция), И. Винчи, Дж. Дейвис и Т. Коно (США), И. Мияки (Япония), В. Башановский (ПНР) и др.

  Лит.: Иванов Д. И., Штанга на весах времени, М., 1969; Воробьев А. Н., Тяжелоатлетический спорт. Очерки по физиологии и спортивной тренировке, М., 1971; Тяжёлая атлетика, [под ред. А. Н. Воробьева], М., 1972; Роман Р. А., Тренировка тяжелоатлета в двоеборье, М., 1974.

  А. Н. Воробьев.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ТЯ)"