Техника - молодёжи 1999-08, страница 12

ФИЗИКА

Борис КАЛЕГАНОВ, кандидат

геолого-минералогических наук, г.Екатеринбург

Сейчас многие физики считают неудовлетворительной теорию гравитации Эйнштейна, поскольку она не объясняет причину взаимного притяжения макроскопических тел, а только математически описывает это явление.

Явление, обнаруженное экспериментально, физики стремятся выразить в виде соотношения между измеренными величинами — в случае гравитации, между силой притяжения двух макроскопических тел, их массами и расстояниями между ними. Но в подобных формулах непременно фигурирует тот или иной эмпирический коэффициент. Например, в законе всемирного тяготения Ньютона это постоянная G = 6,672 • 10¹¹ Н-м²/кг\ Вместе с тем, совершенно очевидно, что глубокая теория должна выводить подобные коэффициенты из фундаментальных мировых констант, на что как раз и не способна теория гравитации Эйнштейна. В чем, по моему мнению, и заключается ее слабость.

Классическим примером того, как эмпирический коэффициент удалось вывести из мировых констант, служит теория Бора, объяснившая на заре квантовой механики линейчатый спектр атомов водорода. Было экспериментально устано-

мов этого элемента характеризуется строго определенным набором частот. Эти частоты подчиняются соотношению, в котором фигурирует эмпирический коэффициент R — так называемая постоянная Ридберга. С помощью своей модели атома (а не путем механического перебора фундаментальных констант) Бору удалось вычислить значение R, которое оказалось функцией массы и заряда электрона, постоянной Планка, а также диэлектрической проницаемости вакуума, и хорошо совпало с величиной, измеренной опытным путем.

Знаменитый голландский физик Генд-рик Лоренц (1853 — 1928) основную часть своей творческой деятельности посвятил изучению электромагнитных явлений (вспомните хотя бы «силу Лоренца» и «преобразования координат Лоренца»); теорией гравитации он специально не занимался. Поэтому гипотеза, высказанная им на рубеже XIX — XX веков была, видимо, случайной догадкой, развитием которой он впоследствии не занимался.

В силу «электрической» специфики своей работы Лоренц рассуждал следующим образом. Каждое макроскопическое

ЛОРЕНЦА:

электричество и гравитация

тело в целом электронейтрально, поскольку содержит равное число отрицательных и положительных зарядов. По закону Кулона каждый заряд взаимодействует со всеми другими зарядами — притягивается к зарядам противоположного знака и отталкивается от одноименных зарядов. Если просуммировать эти силы по всем частицам, то результирующая сила взаимодействия между телами должна быть, очевидно, равной нулю.

Идея Лоренца заключалась, однако, в том, что он усомнился в симметричности закона Кулона. Ведь если сила притяжения между двумя одноименными зарядами хотя бы чуть-чуть превышает силу отталкивания между зарядами одного и того же знака, то сила взаимодействия двух макроскопических тел окажется пусть и малой, но конечной величиной. Совершенно очевидно, что эта остаточная сила должна быть прямо пропорциональной числу зарядов, содержащихся в этих телах (то есть их массам), и обратно про-

СТРАННОЕ ПОВЕДЕНИЕ

Впервые значение постоянной тяготе- ла с грузиками на нить подвешивают человека. Диск по-разному вел себя Да

ния G измерил выдающийся химик и физик Генри Кавендиш (1731 — 1810). Для этой цели он использовал простой, но чрезвычайно чувствительный прибор, называемый крутильными весами.

Устройство этого прибора таково. На длинной нити подвешивают коромысло с грузиками на концах, и к этим грузикам подносят массивные тела (рис. 1); силу, с которой эти тела притягивают к себе грузики, можно определить по углу поворота коромысла (чем длиннее и тоньше нить и больше коромысло, тем прибор чувствительнее). Принципиальная схема этого прибора не изменилась до сих пор, только сейчас для повышения точности измерений его помещают в высокий вакуум, поддерживают строго постоянную температуру, повороты коромысла фиксируют фотоэлементами, результаты обрабатывают с помощью компьютеров — и т.д., и т.п.

Однако, несмотря на все подобные ухищрения, позволяющие в принципе определять значение G с точностью до шестого знака после запятой, в современных физических справочниках ее обычно указывают лишь с точностью до второго знака. Постоянная тяготения оказалась самой плохо измеренной мировой константой (прочие мировые константы известны со значительно более высокой точностью). Случайно ли это?

У крутильных весов есть одна любопытная модификация: вместо коромыс-

симметричный диск. В этом случае никакие силы, способные повернуть диск, казалось бы, возникнуть не могут. Однако еще в начале нынешнего века русский физик Н.П.Мышкин обнаружил удивительное явление: с течением времени диск без всяких на то причин поворачивался то влево, то вправо (рис.2). Дальше — больше. Мышкин заметил, что поведение диска менялось в зависимости от расположения в комнате различных предметов, реагировало на присутствие

Принципиальная схема крутильных весов, с помощью которых Кавендиш измерил постоянную тяготения: большие массы М притягивают к себе малые массы т, в результате чего возникает пара сил, поворачивающая коромысло на определенный угол.

же в зависимости от того, находится ли близ него свежее или гнилое яблоко... Чудеса, да и только!

Опыты Мышкина, в силу их полной необъяснимости, были забыты. Уже в наше время похожие опыты делал советский астроном и астрофизик Н.А.Козырев, объясняя полученные результаты действием времени. Эти эксперименты тоже не вызвали особого энтузиазма научного сообщества. Объяснить их можно бы-

В опытах Мышкина вместо коромысла использовался диск, подвешенный на паутинке: в этом случае пара сил возникает не вследствие притяжения малых масс к большим, а по какой-то непонятной причине (такое устройство тем чувствительнее, чем больше отношение l/d).

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 8 9 9