Техника - молодёжи 1959-05, страница 15

ЗАГАДКА ТЯГОТЕНИЯ

№^ство-

Д. ИВАНЕНКО, профессор

Вопросы гравитации (тяготения) последние годы не стояли в центре внимания физической науки, занятой расширением фронта исследования элементарных частиц и атомных ядер. Однако от взора внимательного наблюдателя не могло ускользнуть бесспорное усиление интереса к гравитации. В 1957 году в США состоялась специальная конференция по тяготению. 21 июня 1959 года в Париже начнет работать новая международная грав'итационная конференция. В популярной прессе за рубежом неоднократно появлялись статьи (не всегда, увы, стоявшие на должном уровне) о возможности антигравитации, или ослабления тяготения.

Развитие понимания тяготения представляет собой одну из замечательных страниц истории физики. В ней следует различать три этапа. Первый из них связан с именем Ньютона, установившего всем известный закон всемирного тяготения: всякие два тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Конечно, тяготением занимались и раньше, однако никому до Ньютона не удалось ни найти правильного вида закона тяготения, ни подметить его универсальности»

После установления какого-либо соотношения в физике возникает проблема его объяснения, то есть построения модели или картины явления на базе тех или иных фундаментальных закономерностей.

Возникла подобная проблема и здесь. Почему тела притягиваются пропорционально массам, а не квадратам масс? Почему силы тяготения убывают в 4 раза, а не в 9 или в 16 раз при увеличении расстояния в 2 раза?

Сам Ньютон ничего по этому поводу не сказал. Более того, со свойственной ему осторожностью он пред остерегал от всяких преждевременных гипотез по поводу объяснения закона тяготения. Вместе с тем Ньютону, как и другим физикам конца XVII и начала XVIII века, было ясно, что в передаче силы тяготения должна как-то участвовать промежуточная среда между тела-

Рис. Б. БОССАРТА

ми. Ведь совершенно невозможно, чтобы, например, между Солнцем и Землей или другими телами имело место «действие на расстоянии», благодаря которому сила тяготения мгновенно «перебрасывалась бы» через любое сколько угодно большое расстояние.

Попытки «объяснения» тяготения в XVII и XVIII веках исходили главным образом от картезианцев — последователей крупнейшего французского механика и математика Декарта. считавшего, что все тела могут взаимодействовать только при контакте, соприкосновении друг с другом. Поэтому для объяснения тяготения картезианцы предполагали наличие каких-то вихрей неизвестного вещества, которые и должны были «передавать» действие силы тяготения от Солнца к Земле и в других случаях.

Один из вариантов подобной гипотезы разрабатывал знаменитый математик Эйлер.

Однако никаких вихрей подобного типа обнаружить не удалось, и пришлось считаться с наличием тяготения согласно закону Ньютона.

Объяснение тяготения пришло гораздо позднее, в начале XX века, когда наш знаменитый современник А. Эйнштейн построил свою так называемую общую теорию относительности.

Выяснилось, что все материальные тела и вещества любого вида: Солнце, Земля, все элементарные частицы, электроны, фотоны и т. д. — искривляют особым образом пространство, и это искривление как раз и проявляется в виде силы тяготения. Пространство как бы «прогибается» ввиду наличия, скажем, Солнца. И Земля (как и другие планеты) вынуждена уже двигаться в подобном искривленном пространстве, а не в обычном плоском — евклидовом.

Впервые неэвклидову гео

метрию искривленного пространства построил наш великий соотечественник, казанский профессор, математик Н. И. Лобачевский (1826 г.). Несколько позднее к тем же взглядам независимо от русского ученого пришел венгерский математик Я. Больяи. Вслед за ними немецкий математик Риман развил teopHio пространств, в которых искривление меняется от точки к точке.

Уже Лобачевский задавался вопросом: не является ли реальное пространство хотя бы слегка искривленным? Он пытался обнаружить это астрономическими наблюдениями, но в то время далеко не хватало средств для решения такого кардинального вопроса.

Потребовалось почти 100 лет, прежде чем удалось положительно ответить на вопрос о наличии искривления пространства. Очевидно, что самым прямым способом проверки этого утверждения является наблюдение путей лучей света от звезд, проходящих вблизи от Солнца (во время затмения, когда Солнце закрыто и можно фотографировать звезды). Если луч света не будет двигаться по прямой, являющейся кратчайшей линией в плоском эвклидовом пространстве, это будет означать, во-первых, то, что луч света может притягиваться к Солнцу, во-вторых, что луч может двигаться в пространстве искривленном благодаря наличию Солнца.

Наблюдения во время затмения 1919 года и всех последующих затмений подтвердили

диосвязей. Например, в диапазоне волн 5—20 см почти полностью отпадают затруднения, связанные с «теснотой» в эфире, а полоса пропускания радиоустройств получается весьма широкой. Это позволяет поддерживать надежную связь «сразу по многим (до 600) каналам. Но ультракороткие волны распространяются только до линии горизонта. Поэтому дальняя УКВ связь радиорелейных станций вполне возможна в среднем на 40—55 км. Но это не мешает нам строить многоканальные радиорелейные линии боль

шой протяженности. Построены и эксплуатируются такие линии длиною в 3 тыс. и даже 5 тыс. км. Они успешно применяются и для передачи телевидения на большие расстояния. За семилетие общая протяженность радиорелейных линий связи увеличится примерно в 6 раз.

Экспериментами доказано, что можно создать многоканальную телефонную радиорелейную линию, где станция от станции может быть удалена на 300—500 км. Передатчики мощностью 1—5 квт могли работать здесь на вол

нах 30—75 см, только придется увеличить диаметр параболических антенн до 20—30 м. Такие линии нужны в труднодоступных районах.

Если надо использовать для УКВ передач ионосферные слои, то берут волны длиной 5—10 м. Они обеспечивают хорошую телеграфную связь и передачи радиотелефона на 1 000— 2 200 км. Они пригодятся в Арктике.

Какой бы отраслью радиотехники вы ни заинтересовались, вы всегда найдете интересные проблемы, неизведанные пути.

11