Павел Викторович Блиох , Анатолий Алексеевич Минаков - Гравитационные линзы

предыдущих статьях содер­
жались лишь качественные описания некоторых прояв­
лений линзового эффекта. В последующие годы в раз­
личных странах появилось большое число работ на эту
тему. Особенно возрос поток публикаций после обнару­
жения первой ГЛ. Сегодня число статей, посвященных
эффекту ГЛ, измеряется уже сотнями. Об основных иде­
ях. которые в них содержатся, мы расскажем в дальней­
шем, а пока что вернемся почти на 200 лет назад. Дело
в том, что немецкий астроном И. Зольднер рассчитал
угол преломления световых лучей в гравитационном по­
ле Солнца еще в 1801 г. Его расчет основывался на тео­
рии Ньютона и результат выражался следующей про­
стой формулой:
6

Здесь введены следующие обозначения (рис. 1): 0(п)к—■
угол гравитационного преломления светового луча, рас­
считанный по теории Ньютона (на это указывает верх­
ний индекс «и»)
ге = 2в = г„/р, то положительный ответ не вызы­
вает сомнения. Действительно, уже в первом издании
«Начал» (1687 г.) показано, что в центральном поле
тяготения траектории всех тел представляют собой од­
но из конических сечений. В частности, частица, путь
которой начинается с конечной скоростью из бесконеч­
ности, движется по гиперболе с фокусом в центре при­
тяжения. При малых углах отклонения угол между
асимптотами гиперболы (а это и есть угол преломле­
ния) равен как раз ге/р. Далее необходимо выяснить,
мог ли Ньютон применить законы движения материаль­
ных тел к световым частицам, допускал ли он их при­
тяжение к массивным телам? Известно, что ньютонов­
ская модель света очень сложна. Чего стоит, например,
такое определение («Оптика», 1704 г.): «Под лучами
света я разумею его мельчайшие части как при их но7

Рис. 1. Преломление светового
луча в поле тяготения Солнца

следовательном чередовании вдоль тех же линий, так
и одновременно существующие по различным линиям».
Здесь можно усмотреть корпускулярный характер тео­
рии, суть которой заключается в том, что свет состоит
из мельчайших частиц, вылетающих из источника по
всем направлениям. Далее Ньютон подчеркивает, что
корпускулы летят прямолинейно, но в то же время за­
дает вопрос: «Не действуют ли тела на свет на расстоя­
нии и не избегают ли этим действием его лучей, и не
будет ли (при прочих равных условиях) это действие
сильнее всего на наименьшем расстоянии?» Как будто
бы формулировка вопроса не оставляет сомнения в том,
что Ньютон размышлял о преломлении света в поле тя­
готения. Но мы воздержимся от столь категоричного
утверждения, так как приведенное выше высказывание
относится к опытам по дифракции света вблизи резко­
го края непрозрачных экранов. Вполне возможно, что
гравитационное воздействие здесь совсем и нс подра­
зумевалось. Однако, с другой стороны, заключительный
раздел первой книги «Начал» посвящен движению весь­
ма малых частиц под действием сил притяжения к боль­
шим телам. Там же говорится об аналогии между траек­
ториями этих частиц и световыми лучами.
Все необходимые данные о величинах, входящих в
формулу для определения ©("'„с (скорость света, масса
Солнца и его радиус), могли оказаться в распоряжении
Ньютона к моменту написания «Начал» или в крайнем
случае к моменту опубликования «Оптики», но такое
уточнение ничего, разумеется, не меняет, поскольку в
литературном наследии Ньютона расчета 0ч1., для
Солнца нет.
Немногим более чем через 10 лет после опубликова­
ния работы И. Зольднера французский физик О. Фре­
нель убедительно показал, что свет представляет собой
волновой процесс. Возможно, поэтому работа Зольдне­
ра, в которой свет рассматривался как поток частиц,
была надолго забыта, а преломление света в гравита­
ционном поле вновь привлекло к себе внимание уже как
8

эффект, предсказанный общей теорией относительности
(ОТО), создателем которой является Эйнштейн. Более
того, оказалось, что искривление светового луча вбли­
зи края диска Солнца играет чрезвычайно важную роль.
Этот эффект входит в экспериментальную основу ОТО
наряду с красным смещением (изменение частоты коле­
баний в поле тяготения) и смещением перигелия Мер­
курия. Среди упомянутых трех эффектов преломление
световых лучей является наиболее наглядным, и только
после того как он был обнаружен, теория относитель­
ности привлекла к себе всеобщее --">