Опрокинутый мир полностью

Но если мы захотим найти отклонения от инерциальности в системе, связанной с перроном, то есть с Землей, это тоже нетрудно сделать. Так, камень, брошенный с большой высоты, из-за вращения Земли несколько отклонится от направления отвеса к востоку. Отвес в данном случае укажет нам направление взаимодействия камня с Землей. Это взаимодействие в ньютоновской механике носит название силы тяжести. Камень отклонился от направления силы тяжести из-за вращения Земли вокруг оси, то есть из-за известной неинерциальности ее движения. Любое взаимодействие между двумя телами выражается в терминах и размерностях силы, которая может быть и отличной по природе от силы тяжести.

Все сказанное здесь в полной мере относится и к поезду Приста, именуемому Городом, который ползет по рельсам в поискан недостижимого оптимума. Поэтому, переходя ко второму закону Ньютона, мы можем сказать, что мерилом силы является ускорение, которое она сообщает телам. Если одна и та же сила одинаково ускоряет разные тела, то этим телам приписывают одинаковую массу. Масса тела не зависит от того, какие силы и в какой момент на него действуют. Это отнюдь не самоочевидная истина. Она вытекает из обобщения опытных данных.

Герои Приста могли бы увидеть различие силы инерции и сил взаимодействия внутри железнодорожного вагона-Города, прикрепив к го стенкам двумя одинаковыми пружинами два чугунных шара — большой и маленький. Если растянуть пружины на одинаковую длину и отпустить, то ускорения шаров будут обратно пропорциональны их массам. Но те же два шара, не прикрепленные к стенкам, при внезапном отправлении или остановке ускорятся совершенно одинаково. В этом главное отличие сил инерции и взаимодействия.

Существует, однако, сила взаимодействия, сообщающая всем без исключения телам, независимо от их массы, совершенно одинаковое ускорение. Это гравитация, сила притяжения сил к Земле.

Впервые это поразительное свойство силы тяжести экспериментально установил Галилей, изучавший падение тел со знаменитой Пизанской башни. Любые другие силы взаимодействия — упругие, электрические, магнитные, сопротивление различных сред движению тел — этим свойством не обладает.

Сходство силы тяготения с силами инерции — независимость сообщаемых ими ускорений от массы тел — это ключ к тому всеобъемлющему обобщению классической механики, которое стало известно под названием общей теории относительности Эйнштейна. Вот куда привел нас отход от школьных формулировок ньютоновых законов. Будь гильдиеры более изобретательны, в Городе-вагоне можно было создать условия, при которых сила инерции и сила тяготения стали бы неотличимы. Если заставить Город двигаться по горизонтальному железнодорожному полотну с постоянным ускорением, то подвешенный к потолку отвес отклонится от направления, которое на «перроне» будет считаться вертикальным. Он, как и все предметы, будет вести себя так, как если бы вагон с постоянной скоростью шел в гору, а сила тяжести представляла собой сумму действительной силы тяжести и силы инерции в поезде, ускоренно движущемся по горизонтальному полотну. В обоих случаях, очевидно, все тела получают совершенно одинаковые ускорения. Поэтому, пользуясь только весами и не зная истинной величины силы притяжения, Виктория [не?] могла бы узнать, что происходит с Городом в действительности: движется ли он равномерно на подъеме или же ускоренно по ровному месту.

Законы природы формулируются одинаковым образом, если относит движение тел к инерциальным системам отсчета. В этом смысл релятивистского принципа Галилея. В специальной теории относительности Эйнштейн распространил этот принцип и на электромагнитные явления. Сходство сил инерции и тяготения в достаточно малой области пространства, вроде нашего вагона, позволило Эйнштейну провести еще одно обобщение. Поэтому, если считать тождественными силы тяжести и инерции, то законы движения одинаково формулируются и в инерциальных, и в неинерциальных системах отсчета. Отсюда начинается уже общая теория относительности, для которой достаточно сходства сил в любом сколь угодно малом объеме.

Полного сходства между силами тяжести и инерции достигнуть нельзя. На примере вращающегося тела мы можем видеть, как с увеличением расстояния от оси увеличивается и центробежная сила инерции. В точном соответствии с заключительными главами романа, где речь идет о вращении гиперболического мира. Для силы тяжести в пространстве, не заполненном веществом, такая ее зависимость от координат недостижима.

В общей теории относительности закон тяготения Ньютона — это лишь первое приближение, истина самой первой инстанции. Но теория относительности отнюдь не дает другого, более точного выражения силы. Здесь проявляется новое качество, теория тяготения Эйнштейна совершенно иначе трактует самую сущность взаимодействия. Поэтому в простой ньютоновой форме это взаимодействие нельзя выразить. Отсюда и очевидное бессилие пристовских героев описать дальни зоны своей фантастической Эйкумены. Здесь кончаются границы здравого смысла.