Прецессируют ли эллиптические орбиты двух тел в специальной теории относительности?

Эйнштейн классно объяснил аномальную прецессию Меркурия, показав, что в общей теории относительности эллиптические орбиты прецессируют даже в задаче двух тел. Но, по-видимому, на заре квантовой механики Зоммерфельд усовершенствовал боровскую модель атома водорода с круговыми орбитами, не только введя эллиптические орбиты, но и предполагая, что они прецессируют, основываясь только на специальной теории относительности. "Зоммерфельд постулировал, что только определенные эксцентриситеты эллипса являются возможными траекториями для электрона... Но Зоммерфельд не останавливается на достигнутом. Его следующий шаг — применить законы специальной теории относительности к различным возможным траекториям электронов. В сущности, Зоммерфельд использует уравнение для прецессирующей эллиптической орбиты, но вводит относительность, внося изменение в уравнение для углового момента... » (стр. 16).

Если я правильно понимаю, он решает задачу двух тел в специальной кинематике относительности, но по классическому закону обратных квадратов. Достаточно ли этого для прецессии эллипсов? Объясняет ли этот эффект аномальную прецессию Меркурия даже без общей теории относительности?

Ответы (1)

Ответы да и нет. Специальная теория относительности заставляет эллипсы прецессировать, но на ее долю приходится только 7 дюймов из 43 дюймов аномальной прецессии Меркурия за столетие. Интересно, знали ли об этом Эйнштейн и/или Зоммерфельд.

В первом порядке включение специальной теории относительности приводит к небольшой поправке обратного куба к гравитационной силе, которая, как известно, вызывает прецессию орбит. Элементарный вывод дан Леммоном и Мондрагоном , которые пишут: « Это уравнение орбиты четко описывает три поправки к кеплеровской орбите, обусловленные специальной теорией относительности: прецессию перигелия, уменьшенный радиус круговой орбиты и увеличенный эксцентриситет. Предсказанная скорость прецессии перигелий Меркурия идентичен установленным расчетам с использованием только специальной теории относительности. Каждая из этих поправок составляет ровно одну шестую соответствующей поправки, описываемой общей теорией относительности в кеплеровском пределе" . Еще один элементарный вывод вывода дан в ответе наОрбитальная прецессия Меркурия в специальной теории относительности .