Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В теоретической физике теория гравитации Уайтхеда была предложена математиком и философом Альфредом Нортом Уайтхедом в 1922 году. Несмотря на то, что она так и не получила широкого признания, в своё время она представляла собой научно обоснованную альтернативу общей теории относительности. Однако, после дальнейших экспериментальных и теоретических исследований, в настоящее время эта теория считается устаревшей.
In theoretical physics, Whitehead's theory of gravitation was introduced by the mathematician and philosopher Alfred North Whitehead in 1922. While never broadly accepted, at one time it was a scientifically plausible alternative to general relativity. However, after further experimental and theoretical consideration, the theory is now generally regarded as obsolete.
Основные особенности
Уайтхед разработал свою теорию гравитации, рассматривая, как мировая линия частицы подвергается влиянию мировых линий близлежащих частиц. Он получил выражение для того, что он назвал «потенциальным импульсом» одной частицы, обусловленным другой, которое модифицировало закон всемирного тяготения Ньютона, включая временную задержку для распространения гравитационных воздействий. Формула Уайтхеда для потенциального импульса включает метрику Минковского, которая используется для определения причинно-следственных связей между событиями и для расчета того, как гравитационные влияния замедляются расстоянием. Потенциальный импульс, вычисленный с помощью метрики Минковского, затем используется для вычисления метрики физического пространства-времени, а движение пробной частицы описывается геодезической относительно этой метрики. В отличие от уравнений Эйнштейна, теория Уайтхеда является линейной, то есть суперпозиция двух решений также является решением. Это означает, что теории Эйнштейна и Уайтхеда, как правило, дают различные предсказания, когда речь идет о более чем двух массивных телах, и делают те же предсказания, что и общая теория относительности в отношении четырех классических тестов Солнечной системы (гравитационное красное смещение, отклонение света, смещение перигелия, задержка времени Шапиро), и на протяжении нескольких десятилетий рассматривалась как жизнеспособный конкурент общей теории относительности. В 1971 году Уилл утверждал, что теория Уайтхеда предсказывает периодическое изменение местного гравитационного ускорения, в 200 раз превышающее предел, установленный экспериментом. В учебнике Миснера, Торна и Уилера «Гравитация» говорится, что Уилл продемонстрировал: «теория Уайтхеда предсказывает временную зависимость приливов и отливов, которая полностью противоречит повседневным наблюдениям». Фаулер утверждал, что различные прогнозы приливов можно получить, используя более реалистичную модель галактики. Рейнхардт и Розенблум утверждали, что опровержение теории Уайтхеда приливными эффектами было «необоснованным». Чианг и Хамити утверждали, что подход Рейнхардта и Розенблума «не обеспечивает однозначную геометрию пространства-времени для общей гравитационной системы», и они подтвердили вычисления Уилла другим методом. В 1989 году была предложена модификация теории Уайтхеда, которая устранила ненаблюдаемые эффекты сидерических приливов. Однако модифицированная теория не допускала существования черных дыр. Субраманьян Чандрасекар писал: «Философская проницательность Уайтхеда не помогла ему в его критике Эйнштейна».
Whitehead developed his theory of gravitation by considering how the world line of a particle is affected by those of nearby particles. He arrived at an expression for what he called the "potential impetus" of one particle due to another, which modified Newton's law of universal gravitation by including a time delay for the propagation of gravitational influences. Whitehead's formula for the potential impetus involves the Minkowski metric, which is used to determine which events are causally related and to calculate how gravitational influences are delayed by distance. The potential impetus calculated by means of the Minkowski metric is then used to compute a physical spacetime metric , and the motion of a test particle is given by a geodesic with respect to the metric Unlike the Einstein field equations, Whitehead's theory is linear, in that the superposition of two solutions is again a solution. This implies that Einstein's and Whitehead's theories will generally make different predictions when more than two massive bodies are involved. and makes the same predictions as general relativity regarding the four classical solar system tests (gravitational red shift, light bending, perihelion shift, Shapiro time delay), and was regarded as a viable competitor of general relativity for several decades. In 1971, Will argued that Whitehead's theory predicts a periodic variation in local gravitational acceleration 200 times longer than the bound established by experiment. Misner, Thorne and Wheeler's textbook Gravitation states that Will demonstrated "Whitehead's theory predicts a time dependence for the ebb and flow of ocean tides that is completely contradicted by everyday experience". Fowler argued that different tidal predictions can be obtained by a more realistic model of the galaxy. Reinhardt and Rosenblum claimed that the disproof of Whitehead's theory by tidal effects was "unsubstantiated". Chiang and Hamity argued that Reinhardt and Rosenblum's approach "does not provide a unique space time geometry for a general gravitation system", and they confirmed Will's calculations by a different method. In 1989, a modification of Whitehead's theory was proposed that eliminated the unobserved sidereal tide effects. However, the modified theory did not allow the existence of black holes. Subrahmanyan Chandrasekhar wrote, "Whitehead's philosophical acumen has not served him well in his criticisms of Einstein."
Философские споры
Клиффорд М. Уилл утверждал, что теория Уайтхеда оперирует с априорной геометрией. В представлении Уилла (вдохновленном интерпретацией теории Джона Лайтона Синге), теория Уайтхеда обладает любопытной особенностью: электромагнитные волны распространяются вдоль нулевых геодезических физического пространства-времени (определяемого метрикой, вычисленной на основе геометрических измерений и экспериментов по определению времени), тогда как гравитационные волны распространяются вдоль нулевых геодезических плоского фона, представленного метрическим тензором пространства-времени Минковского. Гравитационный потенциал может быть полностью выражен через запаздывающие волны относительно фоновой метрики, подобно потенциалу Лиенара — Вихерта в электромагнитной теории. Космологическая постоянная может быть введена путем изменения фоновой метрики на метрику де Ситтера или анти-де Ситтера. Впервые это предложил Г. Темпл в 1923 году. Предложения Темпла относительно способов реализации этого были подвергнуты критике К. Б. Райнером в 1955 году. Работу Уилла оспорил Дин Р. Фаулер, утверждавший, что представление Уиллом теории Уайтхеда противоречит философии природы Уайтхеда. Для Уайтхеда геометрическая структура природы возникает из отношений между тем, что он называл «актуальными сущностями». Фаулер утверждал, что философски непротиворечивая интерпретация теории Уайтхеда делает её альтернативной, математически эквивалентной формулировкой общей теории относительности. В свою очередь, Джонатан Бэйн утверждал, что критика Фаулера в адрес Уилла была неверной.
Clifford M. Will argued that Whitehead's theory features a prior geometry. Under Will's presentation (which was inspired by John Lighton Synge's interpretation of the theory), Whitehead's theory has the curious feature that electromagnetic waves propagate along null geodesics of the physical spacetime (as defined by the metric determined from geometrical measurements and timing experiments), while gravitational waves propagate along null geodesics of a flat background represented by the metric tensor of Minkowski spacetime. The gravitational potential can be expressed entirely in terms of waves retarded along the background metric, like the Liénard–Wiechert potential in electromagnetic theory. A cosmological constant can be introduced by changing the background metric to a de Sitter or anti de Sitter metric. This was first suggested by G. Temple in 1923. Temple's suggestions on how to do this were criticized by C. B. Rayner in 1955. Will's work was disputed by Dean R. Fowler, who argued that Will's presentation of Whitehead's theory contradicts Whitehead's philosophy of nature. For Whitehead, the geometric structure of nature grows out of the relations among what he termed "actual occasions". Fowler claimed that a philosophically consistent interpretation of Whitehead's theory makes it an alternate, mathematically equivalent, presentation of general relativity. In turn, Jonathan Bain argued that Fowler's criticism of Will was in error.