RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

1999

 / 

Октябрь

←  →

Методические заметки


Гравитация, фотоны, часы

 а,  а,  б
а Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация
б EP Division, Geneva 23, CERN, Geneva, CH-1211, Switzerland

Статья посвящена классическому явлению, называемому гравитационным красным смещением. Явление заключается в том, что при удалении фотона от гравитирующего тела (например, Земли), его измеряемая частота уменьшается. Это явление объясняется в литературе двумя различными способами. Первое объяснение сводится к тому, что измеряющие частоту часы (атомы или атомные ядра) сами идут быстрее (увеличивают свои характерные частоты) на большей высоте, а частота фотона в статическом гравитационном поле с высотой не меняется. Так что фотон краснеет только относительно часов. Второе объяснение заключается в том, что фотон краснеет потому, что теряет свою энергию, преодолевая притяжение гравитационного поля. Это второе объяснение, особенно широко распространенное в научно-популярной литературе, оперирует такими понятиями как «гравитационная масса фотона» и «потенциальная энергия фотона». К сожалению, такая интерпретация зачастую встречается и в ряде научных статей и серьезных монографий по общей теории относительности, где она используется в качестве «наглядного» пояснения формул, полученных математически безупречным образом. Мы показываем, что такая интерпретация неправильна и создает путаницу в простом вопросе.

Текст pdf (309 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU1999v042n10ABEH000597
PACS: 01.40.−d, 01.55.+b, 04.20.−q (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0169.199910d.1141
URL: https://ufn.ru/ru/articles/1999/10/d/
000083688700004
Цитата: Окунь Л Б, Селиванов К Г, Телегди В "Гравитация, фотоны, часы" УФН 169 1141–1147 (1999)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Okun L B, Selivanov K G, Telegdi V L “Gravitation, photons, clocks” Phys. Usp. 42 1045–1050 (1999); DOI: 10.1070/PU1999v042n10ABEH000597

Список литературы (59) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (20) Похожие статьи (20)

  1. Einstein A Jahrb. Radioaktivität Elektronik 4 411 (1907); Русский перевод, Эйнштейн А Собрание научных трудов Т. 1 (M.: Наука, 1965) с. 110
  2. Einstein A Ann. Physik 35 898 (1911); Русский перевод, Эйнштейн А Собрание научных трудов Т. 1 (M.: Наука, 1965) с. 167
  3. Einstein A Ann. Physik 49 769 (1916), § 22; Русский перевод, Эйнштейн А Собрание научных трудов Т. 1 (M.: Наука, 1965) с. 502
  4. Einstein A Über die Specielle und Allgemeine Relativitäts Theorie (Gemeinverständlich) (Braunschweig: Vieveg Verlag, 1920); Translated into English, Einstein A Relativity: The Special and General Theory (New York: Crown Trade Paperbacks, 1961) p. 130
  5. Русский перевод, Einstein A The Meaning of Relativity Vol. 1 (New York: Princeton University Press, 1921) p. 597, Eqn (106); Русский перевод, Эйнштейн А Собрание научных трудов Т. 2 (M.: Наука, 1965) с. 5
  6. Pais A "Subtle is the Lord ..." The Science and the Life of Albert Einstein (Oxford:n Oxford University Press, 1982), Ch.9; Русский перевод, Пайс А Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна (M.: Наука, 1989) с. 5, Гл. 9
  7. Визгин В П Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование) (М.: Наука, 1981)
  8. Corry L, Renn J, Stachel J Science 278 1270 (1997)
  9. Pound R, Rebka G Phys. Rev. Lett. 4 337 (1960); Pound R, Rebka G Phys. Rev. Lett. 4 274 (1960); Pound R, Rebka G Phys. Rev. Lett. 3 439 (1959)
  10. Паунд Р УФН 72 673 (1960); Pound R Sov. Phys. Usp. 3 875 (1961)
  11. Pound R, Snider J Phys. Rev. B 140 788 (1965); Pound R, Snider J Phys. Lett. 13 539 (1964)
  12. Vessot R, Levine M Gen. Rel. Grav. 10 181 (1979)
  13. Hafele J C, Keating R E Science 177 166 (1972); Hafele J C, Keating R E Science 177 168 (1972)
  14. Alley C et al. Experimental Gravitation, Proc. of the Conf. at Pavia, September 1976 (Ed. B Bertotti) (New York: Academic Press, 1976)
  15. Коноплева Н П УФН 123 537 (1977)
  16. Руденко В Н УФН 126 361 (1978)
  17. Гинзбург В Л О теории относительности (М.: Наука, 1979) с. 157
  18. Will C General Relativity (Eds S Hawking, W Israel) (Cambridge: Cambridge University Press, 1979), Table 2; Русский перевод, Уилл К Общая теория относительности (Под ред. С Хокинга, В Израэла) (M.: Мир, 1983), Табл. 2
  19. Will C Theory and Experiment in Gravitational Physics (Cambridge: Cambridge University Press, 1981), Sect. 2.4; Русский перевод, Уилл К Теория и эксперимент в гравитационной физике (M.: Энергоатомиздат, 1986) с. 34
  20. Will C Int. J. Mod. Phys. D 1 13 (1992)
  21. Will C Preprint WUGRAV-95-5 (1995); Will C gr-qc/9504017
  22. Shapiro I Astrofisica e Cosmologia, Gravitazione Quanti e Relatività (Firenze: Giunti Barbera, 1979), Sect. 3; Русский перевод, Шапиро И Астрофизика, кванты и теория относительности (M.: Мир, 1982) с. 218
  23. Ashby N, Spilker J The Global Positioning System: Theory and Applications Vol. 1 (American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc., 1995), Ch. 18
  24. Taylor J "Astronomical and space experiments to test relativity" General Relativity and Gravitation (Cambridge: Cambridge University Press, 1987) p. 214
  25. Тонела М А "Частоты в общей теории относительности. Теоретические определения и экспериментальные проверки" Эйнштейновский сборник (М.: Наука, 1967) с. 175
  26. Pauli W Theory of Relativity (Oxford: Pergamon Press, 1967), Sect. 53; Русский перевод, Паули В Теория относительности (М.: Наука, 1983), § 53
  27. Möller C The Theory of Relativity (Oxford: Clarendon Press, 1960), § 92, 93; Русский перевод, Мёллер К Теория относительности (М.: Атомиздат, 1975), § 8.12
  28. Ландау Л, Лифшиц Е Теория поля (M.: Наука, 1988), § 88; Translated into English, Translated into English: Landau L, Lifshitz E The Classical Theory of Fields (Oxford: Pergamon Press, 1962), § 89
  29. Weinberg S Gravitation and Cosmology (New York: Wiley, 1972) p. 79; Русский перевод, Вейнберг C Гравитация и космология: принципы и применение общей теории относительности (М.: Мир, 1975) с. 95
  30. Schneider P, Ehlers J, Falco E E Gravitational Lenses (Berlin: Springer-Verlag, 1996) p. 93
  31. Straumann N General Relativity and Relativistic Astrophysics (Berlin: Springer-Verlag, 1984) p. 96
  32. Dirac P A M General Theory of Relativity (New York: Wiley, 1975); Русский перевод, Дирак П А М Общая теория относительности (М.: Атомиздат, 1978)
  33. Берков А В, Кобзарев И Ю Теория тяготения Эйнштейна. Общие принципы и экспериментальные следствия (М.: МИФИ, 1989) с. 88
  34. Ciufolini I, Wheeler J A Gravitation and Inertia (Princeton: Princeton University Press, 1995) p. 97
  35. Feynman R Lectures on Gravitation (Ed. B Hatfield) (Redwood City, Calif.: Addison-Wesley Publ., 1995), Sect. 5.2
  36. Weyl H Raum, Zeit, Materie 5te Auflage (Berlin: Verlag von Julius Springer, 1923) p. 322, см. также 7-е изд., опубликованное J Ehlers (Springer-Verlag, 1988)
  37. Misner C, Thorne K, Wheeler J A Gravitation (San Francisco: Freeman and Company, 1973), § 7.2 - 7.5, 25.4, 38.5; Русский перевод, Мизнер Ч, Торн К, Уилер Дж Гравитация Т. 1-3 (М.: Мир, 1977), § 7.2 - 7.5, 25.4, 38.5
  38. Wald R W General Relativity (Chicago, London: University of Chicago Press, 1984) p. 137
  39. Stephani H General Relativity 2nd ed. (Cambridge: Cambridge University Press, 1996) p. 117
  40. Kenyon I R General Relativity (Oxford: Oxford University Press, 1996) p. 15
  41. Born M Einstein's Theory of Relativity (New York: Dover Publications, 1962), Ch. VII, § 11; Русский перевод, Борн M Эйнштейновская теория относительности (М.: Мир, 1972) с. 60, 342
  42. Sciama D W The Physical Foundations of General Relativity (New York: Doubleday and Co., 1969), Ch. 5; Русский перевод, Сиама Д Физические принципы общей теории относительности (М.: Мир, 1971)
  43. Зельдович Я Б, Новиков И Д Теория тяготения и эволюция звезд (М.: Наука, 1971), Гл. 3, § 4; Translated into English, Zeldovich Ya B, Novikov I D Relativistic Astrophysics Vol. 1 Stars and Relativity (Chicago, London: University of Chicago Press, 1971) p. 89
  44. Брагинский В Б, Полнарев А Г Удивительная гравитация (или как измеряют кривизну мира) (М.: Наука, 1985) с. 29
  45. Физика космоса. Маленькая энциклопедия (М.: Советская Энциклопеция, 1986) с. 331
  46. The New Encyclopedia Britannica Vol. 20 15th ed. (1994) p. 174
  47. Wheeler J A A Journey into Gravity and Spacetime (New York: Scientific American Library, 1990) p. 48, 166
  48. Taylor E, Wheeler J A Spacetime Physics 3rd ed. (New York: Freeman and Co., 1992) p. 258, 272; Русский перевод 2-го издания, Тейлор Э Ф, Уилер Дж Физика пространства - времени (M.: Мир, 1971) с. 200, 201, 295, 296
  49. Layzer D Constructing the Universe (New York: Scientific American Library, 1984) p. 210, Ch. 6
  50. Bowler M G Gravitation and Relativity (New York: Pergamon, 1976); Русский перевод, Боулер М Гравитация и относительность (М.: Мир, 1979)
  51. Schwinger J Einstein's Legacy (New York: Scientific American Library, 1986) p. 141
  52. Jain A K et al. Phys. Rev. Lett. 58 1165 (1987)
  53. Anandan J Phys. Lett. A 105 280 (1984)
  54. Гинзбург В Л УФН 59 11 (1956); Гинзбург В Л УФН 63 119 (1957)
  55. Гинзбург В Л "Космические исследования и теория относительности" Эйнштейновский сборник (М.: Наука, 1967) с. 80
  56. Brault J W Bull. Am. Phys. Soc. 8 28 (1963)
  57. Snider J L Phys. Rev. Lett. 28 853 (1972)
  58. Окунь Л Б УФН 158 511 (1989); Okun L B Sov. Phys. Usp. 32 629 (1989)
  59. Okun L B Phys. Today (6) 31 (1989); Okun L B Phys. Today (5) 115 (1989)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение