Введение к работе
Актуальность работы обусловлена тем, что до настоящего времени было предложено очень небольшое количество гравитационных экспериментов, позволяющих прояснить целый ряд вопросов о природе гравитационного взаимодействия и его тонких особенностях. Потребность в поиске новых гравитационных эффектах и в постановке экспериментов для измерения их величины стимулируется и тем, что в научной литературе последних лет наряду с традиционными исследованиями, посвященными изучению различных аспектов общей теории относительности Эйнштейна, интенсивно разрабатываются альтернативные варианты теории гравитации. Основное значение при этом приобретает выяснение соответствия между предсказаниями различных теорий гравитации и результатами имеющихся гравитационных экспериментов. Существенный научный интерес имеет также экспериментальное подтверждение самого принципа метрической природы воздействия гравитации на вещество. Кроме того в связи с выходом в настоящее время отдельных областей науки и техники на качественно более высокий уровень точности возникает необходимость проводить учет влияния гравитации на физические процессы с большей, чем было принято, точностью. Поэтому для современной теории гравитации одной из актуальнейших задач является расчет новых постньютоновских гравитационных эффектов, которые могут быть измерены в эксперименте. Цель данной работы состоит:
а) в теоретической разработке способов проверки одного из фундаментальнейших принципов теории грави-
тации - принципа метрической природы гравитационного взаимодействия, который до сих пор специально в эксперименте не проверялся;
б) в расширении существующего постньютоновского
формализма на неметрические теории и построении на
его основе обобщенной теории гравитации, являющейся
в постнъютонобском приближении инструментом для
проверки на жизнеспособность как метрических, так и
неметрических теорий гравитации;
в) в расчете новых нулевых гравитационных эффек
тов, обусловленных как метрической, так и гипотети
ческой неметрической частью гравитационного взаимо
действия.
Научная новизна и практическая ценность.
-
Разработан параметризованный постньютоновский формализм, который является более общим, чем существующий формализм Уилла и Нордтведта для метрических теорий гравитации. Обобщенный формализм содержит ряд дополнительных параметров, отличие от нуля каждого из которых означает нарушение принципа метричности. Определяя значения этих параметров из результатов гравитационных экспериментов, можно проверить справедливость принципа метричности на постньютоновском уровне.
-
Рассмотрены возможные эффекты неметричности в задаче двух протяженных тел и, в частности:
а) проведено исследование орбитального движения двухтельнои системы при квазиэллиптическом движении в постньютоновском приближении, получено уравнение траектории и рассчитано смещение перицентра орбиты в рассматриваемом случае, содержащее комбинации как
метрических, так и неметрических постныотоновских параметров. Исходя из результата этого расчета определены численные ограничения на комбинации названных метрических и неметрических постньютоновских параметров;
б) предложен алгоритм получения из уравнения
траектории двухтельной системы зависимости радиус-
вектора каждого из тел от соответствующего угла.
Определены входящие в эти уравнения принципиально
измеряемые комбинации постньютоновских параметров;
в) в результате исследования орбитального движе
ния гравитирующей системы Солнце-Земля в постньюто
новском приближении получена явная зависимость от
времени радиус-вектора относительного движения Земли
при квазиэллиптическом движении вокруг Солнца. В
полученном массиве гармоник в общем частотном
спектре выделены комбинации постньютоновских пара
метров, которые могут быть измерены эксперименталь
но. Показано, что значения этих параметров уже в
постньютоновском порядке влияют на величины частот
некоторых гармоник в общем массиве наблюдательных
данных;
г) на основе экспериментального материала по
пульсарной системе PSR 1913+16 получены ограничения
на некоторые линейные комбинации метрических и
неметрических параметров.
3) В случае трехтельных систем типа Солнце-Земля-Луна, проведен расчет постньютоновских осцилляции орбиты Луны в зависимости от величины параметров неметричности. Показано, что принцип метричности гравитационного взаимодействия может быть проверен с
постньютоновской степенью точности при обработке данных, полученных при лазерной локации Луны. По результатам лазерной локации Луны получено жесткое ограничение на комбинацию метрических постньютоновских параметров и параметров неметричности, указана возможность выделения из массива экспериментальных данных других гармоник с определенными частотами, что позволяет получить оценки на соответствующие им комбинации параметров неметричности.
Предлагаемый в диссертации обобщенный параметризованный постньютоновский формализм может быть с успехом применен для вычисления гравитационных эффектов в Солнечной системе, имеет универсальный характер и не определяются видом конкретной теории гравитации. С его помощью можно проводить расчеты и планировать эксперименты по измерению так называемых нулевых эффектов, которые позволяют достичь очень большой точности измерения.
Сопоставляя значения постньютоновских параметров изучаемых теорий, вычисленных в пределе слабого гравитационного поля, со значениями этих параметров, полученных из результатов экспериментов можно проверить исследуемые теории гравитации на жизнеспособность .
Апробация диссертации.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 9-м международном семинаре "Гравитационная энергия и гравитационные волны" им. Н.И. Лобачевского, 9 декабря 1996 г., г. Дубна, на семинаре Центра гравитации и фундаментальной метрологии
Всероссийского научно-исследовательского института метрологической службы Госстандарта РФ.
Jet Propaltion Laboratory (НАСА, Пасадена, Калифорния, США) переданы предложения по совместной организации обработки полученных ею наблюдательных данных в целях определения численных ограничений на полученные в настоящей диссертации амплитуды новых гармоник и, следовательно, на величины конкретных метрических и неметрических постньютоновских параметров .
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 5 работ.
Объем работы.
Диссертация состоит из Введения, трех глав (четырнадцати параграфов) основного текста, Заключения и одного Приложения, содержит 134 страниц машинописного текста, в том числе 7 рисунков, 347 формул, и список литературы из 119 наименований.
