Техника - молодёжи 1991-12, страница 16

Открытие наших читателей

Владимир КОСТЮШКО,

инженер

Галилео, ты не прав!

Как нас учили еще в школе, любые предметы падают с одним и тем же ускорением. Установил эту не столь уж очевидную истину Галилеи, бросая металлические шары разного веса с Пизанской башни. С тех пор величина ускорения свободного падения тел (g) во всем мире считается постоянной и не зависящей от их массы, размеров или материала. По современным представлениям, данный факт вытекает из фундаментального физического постулата — так называемого принципа эквивалентности. В чем его суть?

Строго говоря, одно и то же слово «масса» обозначает несколько разных, в принципе не связанных между собой свойств материального объекта. В их числе — гравитационная масса (та, что «работает» в законе всемирного тяготения) и инертная (та, что ускоряется под действием силы по второму закону Ньютона). Так вот, согласно принципу эквивалентности эти массы всегда пропорциональны, а в определенных физических единицах просто равны друг другу. Как бы ни изменялась одна из них (по любой причине), другая меняется вслед за ней по тому же самому закону. Отсюда и вытекает постоянство и независимость величины g.

Сам же принцип эквивалентности, как всякий постулат, уже ни из чего не вытекает, то есть не доказывается теоретически. Он просто провозглашает равенство двух типов масс, но никак не обосновывает его. Таким образом, по существу, этот принцип является лишь гипотезой, хотя на нем базируется множество теорий и законов. Разумеется, ничего страшного тут нет — в конце концов на подобных фундаментальных постулатах держится вся наука. Надо только помнить, что когда-то они могут быть и опровергнуты...

Насколько же точно подтверждается столь важный принцип на

14

опыте? Сам Галилей установил совпадение величин инертной и гравитационной масс всего до второго знака, то есть до сотых долей. Ньютон, экспериментируя с маятниками, доказал, что эти величины не отличаются и на тысячную долю. В прошлом столетии венгерский физик Этвеш резко улучшил результаты, проследив равенство масс уже до девятого порядка. А в наше время их эквивалентность определяется двенадцатым знаком.

И все же до сих пор в различных лабораториях мира ищут еще более точных подтверждений данного постулата. Не говорит ли это об известных сомнениях в его справедливости? Заметим, что все проведенные опыты, кроме галилеев-ских, были косвенными; к тому же, на наш взгляд, они содержали методические ошибки, приводящие к ложным выводам. Так или иначе, в теоретическом плане принцип эквивалентности по-прежне-му остается гипотезой, а значит, может оказаться и неверным. Ведь ни физическая природа обеих масс, ни причины их однозначной взаимосвязи в современной физике так и не раскрыты (да это, видимо, и невозможно в рамках нынешних представлений). Следовательно, мы совсем не обязаны слепо верить, что они в любых условиях жестко связаны и их равенство никогда не нарушается.

Как известно, изменить массу тела можно не только механически, например, «отщипнув» от него кусочек, но и за счет увеличения или уменьшения его внутренней энергии. Возникает вопрос: остаются ли и здесь одинаковыми законы изменения обеих масс, то есть всегда ли сохраняется их соотношение? По нашему мнению — не всегда.

Понятно, что доказать такое смелое утверждение, то есть опровергнуть фундаментальный физический постулат (принцип эквива

лентности), может опять-таки только эксперимент Для его проведения был создан прибор, измеряющий время падения металлического шарика между двумя фиксированными точками с точностью до 10"⁹с. Его устройство и принцип работы легко понять из схемы и фотографии. А внутренняя энергия шарика менялась за счет... простого нагрева.

Пусть читатель не спешит с выводами. Согласно новой физической парадигме, предложенной автором, нагрев реального, а не абстрактного физического тела (как и многие другие процессы) — совсем не простое явление. Но пояснить здесь его истинный механизм вряд ли удастся. Для подробного изложения нужна как минимум отдельная большая статья, в которой пришлось бы серьезно пересмотреть современные представления об энергии и другие об-

В.Е.Костюшко рядом со своим прибором, с помощью которого он, по его утверждению, экспериментально опроверг принцип эквивалентности.