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 rпл = . Расстояние rпл называется планковской длиной; оно ничтожно мало: rпл = 10-33 см. 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 1015 г ), 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.
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.
