Собрание сочинений в 12 т. Т. 11
Шрифт:
Вселенная бесконечна и во времени и в пространстве. Просторы вселенной более или менее наполнены материальными телами, то есть вселенная имеет какую-то среднюю плотность материи. Зеелигер решил попробовать определить силу тяготения, создаваемую массой всей бесконечной вселенной в ее какой-нибудь точке, используя закон Ньютона.
И вот, применив формулу, выражающую этот закон, произведя соответствующие преобразования, Зеелигер получил, что сила тяготения в случае постоянной плотности вещества во вселенной пропорциональна радиусу вселенной, а раз он бесконечно большой, ибо вселенная не может иметь конца
Было высказано много разнообразных предположений для объяснения этого кажущегося противоречия. Первое, напрашивающееся само собой, - это то, что плотность распределения материи убывает с расстоянием и где-то очень далеко материи нет совсем. Представить себе это - значит допустить возможность существования пространства без материи; но это абсурд: ведь пространство можно мыслить только как форму существования материи. Следовательно, приведенное объяснение парадокса Зеелигера не выдерживает никакой критики.
Кроме парадокса Зеелигера, ученые обнаружили и другие явления, для которых выводы теории всемирного тяготения не вполне точно соответствовали данным практических наблюдений и опытов.
Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце, - этот закон сформулировал Кеплер и подтвердил на основе закона всемирного тяготения Ньютон. Точные вычисления показали, что перигелии - наиболее близкие к Солнцу точки планетных эллипсов - должны со временем смещаться в направлении обращения планет. Для Меркурия, согласно вычислениям, это смещение должно было быть равно 531 угловой секунде за 100 лет. Между тем наблюдения астрономов показали, что это вековое смещение составляет 573 угловые секунды.
Откуда же берутся дополнительные 42 секунды?
В физике очень часто употребляется понятие «поле» - область действия какой-либо силы или явления. Поле характеризует также величину и направление действия этой силы в любой точке. Могут быть, например, электрические, магнитные поля, поля тяготения и т. д.
Мы знаем, что свет, представляющий собой электромагнитное поле, распространяется со скоростью 300 тысяч километров в секунду.
А поле тяготения? С какой скоростью распространяется оно? Со скоростью звука - 330 метров в секунду, или со скоростью света - 300 тысяч километров в секунду, или же с какой-либо другой скоростью?
Раньше считали, что тела, притягиваясь друг к другу, непосредственно влияют друг на друга без участия промежуточной среды. Между тем, базируясь на материалистических позициях, нельзя представить себе такого взаимодействия «через ничто». Данные современной науки подтвердили, что передача всякого физического процесса может происходить только непосредственно от одной точки к другой, соседней, от одного места к другому, соседнему, то есть неизбежно существует взаимная последовательность причин и следствий как во времени, так и в пространстве. Из этого следует вывод, что и сила тяготения, поле тяготения не распространяется мгновенно, а имеет конечную конкретную скорость распространения.
Нужна была новая теория, которая бы учла эти положения. Основы такого
Невозможно в короткой статье изложить общую теорию относительности, в основном математическую теорию, физическим смыслом которой не очень интересовался и сам Эйнштейн, считавший, что задача ученого - только описывать явления, а не объяснять их.
Многие выводы общей теории относительности нашли блестящее подтверждение в опытах и наблюдениях ученых. Так, согласно этой теории, луч света, находясь в сильном поле тяготения, должен искривлять свою траекторию подобно тому, как под действием тяготения Земли искривляется траектория камня, брошенного параллельно ее поверхности. Ведь луч света, так же как и камень, обладает массой. Правда, его масса очень мала, а скорость движения очень велика. Значит, чтобы обнаружить искривление его траектории, надо иметь очень сильное поле тяготения. Но и такое поле тяготения имеется в природе - это поле тяготения нашего Солнца.
В 1919 году впервые был поставлен опыт для проверки этого «эффекта Эйнштейна». Во время солнечного затмения 29 мая 1919 года были сфотографированы звезды, находящиеся около Солнца. Этот же участок звездного неба сфотографировали в другой раз, когда Солнце ушло далеко от него. Снимки наложили, и звезды на них не совпали друг с другом. Могучее притяжение Солнца искривило лучи света, и на первом снимке звезды оказались как бы сдвинутыми со своих истинных положений. Величина этого смещения, по данным восьми независимых определений, сделанных в 1919-1952 годах, с большой точностью совпадает с величиной, предсказанной теорией относительности.
Общая теория относительности позволила объяснить неправильность в движении перигелия Меркурия, найти причину появления тех 42-х лишних угловых секунд смещения, которые так долго смущали астрономов.
Ну, а можно ли объяснить чисто физически, почему тела притягиваются друг к другу, объяснить самый механизм их притяжения? Ведь, зная этот механизм, можно будет найти способы управления им - осуществить изобретение Зефирена Ксирдаля, о сущности которого так туманно рассказывает Жюль Верн.
Нам кажется, что в настоящее время, когда довольно подробно разработаны квантовые теории света и электромагнитного поля, а результаты теоретических вычислений подтвердились опытом, можно предпринять попытку создать квантовую теорию поля тяготения. Можно сделать предположение о существовании элементарных частиц, «порций» тяготения, так называемых гравитонов, самопроизвольно испускаемых всеми телами. При этом следует предположить, что, во-первых, интенсивность излучения гравитонов телом прямо пропорциональна его массе, так же как интенсивность излучения квантов света, или, проще, светимость раскаленного тела, тем больше, чем выше его температура; что, во-вторых, интенсивность излучения гравитонов телом пропорциональна ускорению, вызываемому действием другого тела; и что, в-третьих, интенсивность испускания гравитонов каждой единицей массы зависит от напряженности внешнего поля тяготения, так же как скорость истечения продуктов горения в среду зависит от давления газов в этой среде.