| «ЗС» — оnline |
| Новости науки |
| Проекты |
| Золотая эра |
| Люди «ЗС» |
| Оформители |
| Вещицы |
| Общение |
| Редакция |
| Подписка |

Номер 10/05. Культурная антропология: от истоков к современности

Клуб "Гипотеза":
А полетать наяву хотелось бы!

Закон тяготения Ньютона помнят все. Сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. И все помнят апокрифический анекдот, связанный с этим законом. Летний отдых в саду. Мечтания Ньютона грубо прерваны яблоком, упавшим ученому на макушку. Возмущение. Озарение. След яблока на голове Ньютона давно простыл, а идея пережила века, впечаталась в миллиарды учебников, втемяшилась в миллиарды голов. Ньютон без обиняков рассказывал этот милый анекдотец, хоть правды в нем было ни на йоту, а кое-кто до сих пор сомневается в правоте выводов Ньютона относительно природы гравитации.

Для нас ньютоновская теория тяготения ? те же ?дважды два? из области физики. Мы воспринимаем ее как нечто само собой разумеющееся. Современники Ньютона встретили ее с недоумением. Сразу посыпались вопросы. И чаще всего такой: ?Почему сила тяготения действует бесконечно быстро?? Никакого вразумительного объяснения Ньютон не дал, разве что назвал эту силу ?вездесущим дыханием Господним?, но эта формулировка по части совсем другой епархии. Ученые и в наши дни продолжают искать объяснение загадочному феномену гравитации (смотрите статью В. Барашенкова в ?З-С?, ?1/2003).

В последнее время вновь пробудился некоторый интерес к гипотезе швейцарских ученых ХVII ? ХVIII веков Николя Дюилье и Жоржа Лесажа. Ее английское название ? ?Pushing Gravity? ? можно перевести как ?гравитация ? это давление?.

Основная идея подкупающе проста. Тела не притягиваются, а придавливаются друг к другу бессчетными невидимыми частицами, снующими всюду. Они в чем-то аналогичны частицам света ? фотонам. Любое тело равномерно окружено потоками этих частиц. Между любыми двумя телами возникает ?гравитационная тень? (она подобна ?световой тени?, отбрасываемой нами в солнечный день), ведь, оказавшись сравнительно близко друг от друга, они перегораживают часть этих потоков. Количество ?частиц гравитации? вокруг них заметно больше, чем между ними. Так создается перепад давлений ? та самая сила тяготения.

?Мне подумалось об этом, ? писал Лесаж, ? в один прекрасный день, когда я наблюдал за каретой. Лошадь вовсе не тянула карету за собой; она надавливала на упряжь... Растягивающее усилие на поверку оказалось сдавливающим!?

Следующее сравнение поможет понять эту парадоксальную идею. Представьте себе, что вы нырнули в воду. Кажется, какая-то непонятная сила тянет вас наверх ? это вас выталкивает вода. Ведь давления внутри жидкости на разных уровнях неодинаковы. Разность давлений и создает выталкивающую силу.

Одновременно эта гипотеза объясняет природу еще двух загадочных феноменов: инерции и релятивистского возрастания массы. Снова прибегнем к сравнению. Допустим, вы забрасываете в воду сеть. Если вы тянете сеть очень медленно, то почти не чувствуете сопротивления воды. Если потянуть сеть быстрее, она натягивается и тянуть ее становится все труднее. Она словно прибавляет в весе. Вот так, по теории Эйнштейна, с увеличением скорости движения тела возрастает его масса.

Вот еще один важный вывод из этих рассуждений. Дальность действия силы гравитации вовсе не бесконечна. Расчеты показывают, что она составляет около 3 тысяч световых лет. В таком случае решается проблема, волновавшая еще Ньютона: взаимная сила притяжения всех космических тел так велика, что они неминуемо должны устремиться навстречу друг другу, как россыпь металлических опилок, если поместить посреди них мощный магнит. Если же радиус действия силы гравитации ограничен, то этого не произойдет.

Однако теория Лесажа была по тем временам обоснованно отвергнута. Вот, например, почему против нее возражал известный математик и астроном Пьер Симон Лаплас. Во-первых, теория предполагала, что материя состоит в основном из пустот, и это казалось тогда бессмыслицей. Теперь-то мы знаем, что электроны ? это крохотные островки, затерянные в огромном, как океан, атоме. Примерно на 99,999 процентов любой атом состоит из пустого пространства. Во-вторых, по расчетам Лапласа, таинственные невидимые частицы должны были двигаться быстрее света. Ученый отверг это предположение. В-третьих, теория ему просто не понравилась ? и все тут.

Крупнейший британский физик ХIХ века Джеймс Максвелл тоже раскритиковал эту теорию. Предположив, что все тела поглощают частицы гравитации, он подсчитал, чем это может грозить. Выходило одно из двух: либо все тела разогреются до такой степени, что немедленно испарятся, либо их масса возрастет настолько, что планеты сойдут со своих орбит.

Энтузиасты этой теории подчеркивают: ?Если гравитация обусловлена действием особого рода частиц, значит, можно как-либо защититься от них?. Однако опыты, поставленные ими, не впечатляют коллег.

Впрочем, иногда опыты ставит сама природа. Вот что происходит во время полного солнечного затмения. По теории Ньютона, силы гравитации, создаваемые Солнцем и Луной, просто суммируются ? независимо от того, закрывает ли Луна Солнце или нет. По теории Лесажа, в момент солнечного затмения сила гравитации должна измениться, поскольку Луна, заслонив Солнце, оказалась внутри его ?гравитационной тени?. Результаты наблюдений получались противоречивыми, но чаще всего они соответствовали теории Лесажа. Вот, например, в 2000 году авторитетный журнал ?Physical Review Letters? опубликовал данные, полученные китайскими физиками во время полного солнечного затмения, наблюдавшегося 9 марта 1997 года. Согласно им, сила гравитации заметно менялась в начале и конце затмения.

Однако, по большому счету, эти данные тоже ничего не доказывают. Измерять действие гравитации на различные объекты, находящиеся на нашей планете, крайне трудно, поскольку эта сила очень мала, а погрешность полученных результатов, наоборот, велика. Лучше всего изучать действие гравитации на примере объектов космических.

Например, околоземные спутники периодически оказываются в земной тени. Наша планета закрывает их от Солнца. По результатам наблюдений, которые проделал физик Том ван Фландерен, соавтор выпущенной в Канаде книги ?Pushing Gravity?, в момент этого ?затмения? приборы, установленные на спутниках, фиксируют некоторое изменение гравитации. Возможно, этот факт подтверждает гипотезу Лесажа; возможно, причина в чем-то ином.

Какие же частицы могли бы претендовать на роль ?частиц гравитации?? Самое простое предположение, что это нейтрино ? частицы, обладающие чрезвычайно малой массой и в огромном числе снующие повсюду. Нейтрино почти беспрепятственно проникают сквозь материю. За ними ведется наблюдение, но практически никто не исследовал связь между нейтрино и гравитацией.

Другой претендент ? ультрадлинные радиоволны. Они тоже почти беспрепятственно проникают сквозь материю и, по знаменитой формуле Эйнштейна Е = mc2, обладают определенной массой. Однако доказать ?права этого претендента? крайне трудно.

Если же когда-нибудь подтвердится справедливость гипотезы о ?частицах гравитации?, откроется путь к достижению невесомости в земных условиях, а значит, и к ?полетам? наяву. Достаточно придумать экран, который надежно изолировал бы человека от действия этих частиц. Под его защитой мы могли бы парить в воздухе, подобно птицам. Космические корабли, облицованные таким экраном, могли бы гораздо легче добираться до Луны.

Теория Исаака Ньютона (1687). С математической точки зрения, теория очень проста; она практически точно описывает все наблюдаемые феномены. Ее правота подтверждена и расчетным путем (вспомните планеты, открытые астрономами ?на кончике пера?), и на практике (иначе невозможны были бы космические полеты). Однако теория Ньютона не может объяснить природу гравитации.

Теория Жоржа Лесажа (1747 ? 1756). Тела не притягиваются, а придавливаются друг к другу окружающими их ?частицами гравитации?. Гипотеза естественно объясняет природу гравитации, инерции и релятивистского возрастания массы, а также некоторые астрономические феномены, например, разогрев планет-гигантов. Однако природа частиц до сих пор не ясна.

Теория Рене Декарта (1644) и лорда Кельвина (1867). Тела придавливаются друг к другу ?эфирными частицами? или ?эфирными вихрями?. Эта теория тоже дает естественное объяснение феномену гравитации: она якобы обусловлена непосредственным контактом с некими частицами, а вовсе не пресловутым ?дальнодействием?.

Теория Альберта Эйнштейна (1916). Согласно ей, гравитация ? это результат искривления пустого пространства, пространственная геометрия. Однако у математиков и физиков до сих пор есть немало вопросов к этой теории.

Теория Хидэки Юкавы (1935). Силы возникают за счет того, что тела обмениваются определенными частицами ? гравитонами. Теория хорошо зарекомендовала себя при описании электромагнитных и ядерных взаимодействий. Однако с гравитацией своя проблема. Гравитоны должны двигаться с бесконечно большой скоростью. Сами эти частицы пока не обнаружены.

Александр Грудинкин

Обсудить на форуме

Предыдущие 3 статьи |  | Следующие 3 статьи

Когда сила ? слаба... Эволюция миров Как мало мы о них знаем |  | Протей на распутье Проблемы планеты Земля Снежный ком Земля ? II

| Copyright © «ЗНАНИЕ — СИЛА» E-mail: nikita@znanie-sila.ru Тел.: (095) 235-89-35 Факс: (095) 235-02-52 |