В списке исследователей гравитации немало великих имен. И сегодня эту самую слабую и одновременно самую могучую из известных физикам силу взаимодействия исследуют тысячи ученых, ставя тончайшие опыты, выдвигав, остроумные предположения и гипотезы.В книге рассказывается, как эта проблема изучалась в прошлом и как она изучается в настоящее время. Для широкого круга читателей.
«Героиня» этой книги — сила тяготения, она же гравитация, или, совсем длинно, сила гравитационного взаимодействия.
Тяготение удерживает Луну у Земли, Землю у Солнца, а нас с вами — на поверхности родной планеты. Тяготение стягивает звезды в пары и шаровые скопления, управляет движением комет и даже лучей света. Звездное небо, каким мы его видим, — итог многих миллиардов лет работы гравитационных сил. И если Солнечная система медленно, но верно тянется через космическое пространство по направлению к созвездию Геркулеса — можете не сомневаться, ее влечет та же самая сила.
На Земле тяготение — наш постоянный спутник.
Вот говорят, например, что вся используемая человеком энергия, кроме атомной, результат работы Солнца. Ветры дуют, потому что воздух нагревается лучами Солнца. Вода в реках течет, а не лежит глыбами льда, потому что ее греет наша дневная звезда. В деревьях, в каменном угле, в нефти запасена солнечная энергия. По ветры не дули бы, если бы расширяющийся под воздействием солнечного тепла воздух не становился легче, а сами понятия «легче» и «тяжелее» связаны с тяготением. Да и воздуха на Земле не было бы, не удерживай его гравитация. И реки текут под уклон, потому что их гонит эта наша верная помощница. И мертвые деревья скапливались на дне болот, превращаясь в каменный уголь, в числе прочего, под воздействием собственной тяжести.
Да что говорить! Вещество нашей планеты удерживается вместе в составе небольшого по космическим масштабам шарика все той же гравитацией. И она же держит звезды и соединяет их в галактики. Так что, собственно говоря, без тяготения вообще не было бы ни людей, ни деревьев, ни планет и звезд.
Тяготение, полагает большинство ученых, собрало миллиарды лет назад Землю из куда более мелких тел, подарило ей Луну, сберегает нам атмосферу. Тяготение сформировало все живое на Земле. Мы еще поговорим в специальной главе о взаимоотношениях жизни и гравитации, а пока — только один пример. Обыкновенный лесной гриб, выросший в спутнике в состоянии невесомости, «забывает» напрочь свою заданную миллионолетиями форму, обходится без шляпки, а вместо красивой, стройной, изысканно округлой ножки вырастает у него неровный угловатый столбик.
Что держит нас на этом шаре, кроме силы тяготения?
Силе тяготения в науке долго не везло. Нельзя сказать, чтобы ученые ею не занимались. Наоборот, стоит оглянуться на историю исследования этой проблемы, чтобы увидеть: почти каждый крупный физик по меньшей мере высказывал по этому поводу свои соображения, а чаще посвящал гравитации специальные работы.
Но, как пишет английский писатель и ученый Артур Кларк в книге «Черты будущего», «сила тяготения стоит как-то особняком от других сил природы. Свет, тепло, электричество, магнетизм — все можно генерировать, создать множеством различных способов, и все они обладают свойством взаимопревращения… А вот генерировать гравитацию мы совсем не умеем, и, судя по всему, она совершенно индифферентна к любым воздействиям, которые мы пытаемся на нее оказать».
Множество статей и даже книг о гравитации заявляют (и напрасно!), что тяготение — единственная сила, которую человек до сих пор не умеет использовать, подчеркивают то обстоятельство, что она выступает как противник человека чуть ли не во всех затеваемых им работах.
Но это, право же, далеко не точно. Тот факт, что все тела на Земле притягиваются нашей планетой, человечество начало использовать с незапамятных времен. Знаменитый «отец кибернетики» Норберт Винер был более прав, когда настаивал на том, что тяготение было для человека с самого начала и союзником, и врагом. В силу своей всеобщности и своего постоянства оно стало для нас самым верным среди друзей и самым непреклонным среди противников. Какой толк был бы в палке, сбивающей с дерева плоды, если бы они не падали на землю? Не будь тяготения, первобытным охотникам не понадобилось бы загонять стада оленей или быков к крутым обрывам, с которых животные в панике падали и разбивались. И мамонт проваливался в вырытую на его пути и замаскированную яму, погубленный собственным немалым весом, все той же силой тяготения, которую человек, по сути, поставил себе на службу.
Открытие рычага (осмысленное Архимедом, но фактически сделанное и успешно использовавшееся за тысячелетия до него) можно считать победой если не над тяготением, то над силой тяжести, препятствующей перемещению особо тяжелых предметов. Завоевание водной стихии, начиная с сооружения первого подобия плота, было использованием закона, открытого опять-таки много тысячелетий спустя тем же Архимедом. Когда реки, озера, а потом и моря стали транспортными путями, вода начала играть для человечества роль своеобразного кэйворита каменного века.[1]
