Принцип Маха ― утверждения, охватывающие три вида вопросов: Существование пространства и времени неразрывно связано с существованием физических тел. Удаление всех физических тел прекращает существование пространства и времени. Причиной существования инерциальных систем отсчёта является наличие далёких космических масс. Инертные свойства каждого физического тела определяются всеми остальными физическими телами во Вселенной и зависят от их расположения.
В классической механике и теории относительности, напротив, считается, что инертные свойства тела, например, его масса, не зависят от наличия или отсутствия других тел. Однако в общей теории относительности (ОТО) от окружающей материи зависят свойства локально инерциальных систем отсчёта, относительно которых и определяются инертные свойства тел, что может считаться конкретной реализацией принципа Маха.
Принцип Маха был сформулирован Эрнстом Махом в 1896 году, однако им не была приведена точная математическая формулировка этого принципа. Следуя принципу наблюдаемости, Мах подверг критике понятие абсолютного пространства Ньютона, ускорением относительно которого Ньютон объяснял возникновение сил инерции. По Маху, источником инерции является ускорение не относительно абсолютного пространства, а относительно системы отсчёта, связанной с удалёнными звёздами, масса которых является источником инерции.
Принцип Маха в его исходной формулировке (инертные свойства тела зависят от массы и расположения других тел) не выполняется в теории относительности. Это утверждение следует из того, что принцип относительности инерции допускает мгновенность передачи действия на расстояние (принцип дальнодействия), а в основе теории относительности лежит принцип близкодействия (скорость передачи действия конечна и не превышает скорость света в вакууме); в пустом пространстве, согласно специальной теории относительности, все тела обладают инерцией, независимо от наличия или отсутствия других тел; также, известно, что одна и та же сила сообщает данному телу одинаковое ускорение, независимо от наличия или отсутствия рядом других тел.
Имеется ряд неэквивалентных математических формулировок принципа Маха. Некоторые из этих формулировок совместимы с ОТО, другие ей противоречат. Современной физикой признаются только формулировки, совместимые с ОТО.. Большой вклад в исследование данного принципа внесли Герман Бонди и Джозеф Самуэл.
Мнения относительно принципа Маха
Альберт Эйнштейн в период создания общей теории относительности надеялся, что принцип Маха найдёт своё отражение в его теории. Вот что он писал в то время:
С этой позицией Эйнштейна был вполне солидарен и Паули:
Вот, например, что написано об этом принципе в 15-м томе Большой советской энциклопедии, изданном в 1974 году:
А вот что написано по этому поводу в Берклеевском курсе физики:
Экспериментальная проверка принципа Маха Принцип Маха можно проверить экспериментальным путём, определив, влияют ли большие, близко расположенные массы на законы физики. Из принципа Маха следует, что должна существовать разница в инерциальной массе частицы, которая ускоряется по направлению к центру нашей Галактики, и по направлению от неё. Были проведены опыты по резонансному поглощению фотонов ядрами 7Li в магнитном поле с напряжённостью 4700 Гс. Ядро лития имеет основное состояние со спином 3/2 и четырьмя эквидистантными подуровнями, которые равны, если законы физики, определяющие инерцию, инвариантны относительно вращений. В этом случае спектр поглощения фотонов имеет единственный максимум. Если законы физики неизотропны для разных направлений, подуровни имеют разное расстояние между собой, и спектр поглощения фотонов имеет три близких максимума.
Наблюдения проводились при разной ориентации магнитного поля относительно направления на центр нашей Галактики. Была получена верхняя граница для относительной анизотропии инертной массы 10−20. Данный опыт свидетельствует о невыполнении принципа МахаV. W. Hughes, H. G. Robinson, V. Beltran-Lopez. Upper Limit for the Anisotropy of Inertial Mass from Nuclear Resonance Experiments // Phys. Rev. Lett. 4, 342 (1960) — Published 1 April 1960. .Drever R. W. P. A search for anisotropy of inertial mass using a free precession technique // Phil. Mag. vol. 6, issue 683 (1961). ..
См. также Ведро Ньютона
Примечания
Литература Мах, Э. Механика, пер. с нем., СпБ, 1909 Mach, Ernst. Die Mechanik in ihrer Entwickelung : historisch-kritisch dargestellt, 1883
Категория:Механика Категория:Теории гравитации Маха