Техника - молодёжи 2011-02, страница 12

|?011 №02 ТМ

Теория относительности для троечников

Ты же знаешь, Сова, что в моей голове — опилки. Длинные слова меня только расстраивают.

Винни Пух

Если бы политики не получили из рук физиков в конце Второй мировой войны самое страшное оружие, развитие цивилизации пошло бы другим путём. Те океаны энергии, разработку которых с начала XX в. предлагала наука, не вызывали ни интереса в обществе, ни достойного финансирования. Всего за пять лет до бесчеловечной демонстрации энергии атома Альберту Эйнштейну понадобился весь авторитет, чтобы убедить американского президента уделить должное внимание самому перспективному направлению естествознания. Вряд ли Рузвельт разбирал ся в тонкостях строения атома, но если признанный создатель новой физики предлагал включиться в гонку за обладание сверхоружием, президенту хватило прагматизма политика для принятия правильного решения. Тем более что убеждал его человек, нашедший выход из тупика, в котором оказалась физика к началу XX в. Научный мир, первоначально воспринявший теорию относительности как еретическую попытку поколебать устои классической физики, вынужден был признать её справедливость — достоверные данные подтверждали правоту Эйнштейна.

Путь к тайнам мироздания, начавшийся в головах античных мыслителей, проходил через лаборатории естествоиспытателей, а иногда и костры инквизиции. От первых попыток потрогать хрустальный небосвод на краю земли до осознания Эдвином Хабблом (человеком, а не телескопом) подлинных размеров Вселенной, прошла целая эпоха

становления науки. От Аристотеля, построившего физическую картину мира на здравомыслии и отрицавшего любую экспериментальную проверку как попытку вмешательства в природу, до Галилея, осознавшего принципиальную необходимость опыта как основы для последующих умозаключений. Коперник разрушил геоцентрическую систему Аристотеля (птолемеевской её называют по имени астронома, оформившего расчёты и графику), применяя именно аристотелевский принцип познания: «От очевидного для нас — к очевидному по природе». Очевидный для человека факт, что над плоской и неподвижной Землёй восходит и заходит золотой раскалённый диск, Коперник переосмыслил в очевидную по природе истину вращения шарообразной Земли вокруг Солнца. Галилей сознательно проверил незыблемые со времён Александра Македонского физические истины. Результатом (кроме личных неприятностей для учёного со стороны Ватикана в виде унизительного покаяния и пожизненного домашнего ареста) явилось создание физики как науки — с математическими формулами и выводами на основе опытов с последующей экспериментальной проверкой.

С лёгкой руки Вольтера вот уже 250 лет ходит легенда, что Ньютон открыл закон всемирного тяготения после удара по голове упавшим яблоком. Но хотя и до него под различными плодовыми деревьями на эту тему размышляли такие одарённые естествоиспытатели, как Роберт Гук, Джованни Борелли и сам Галилей, только голова Ньютона оказалась в нужном месте в нужное время. Проверяя третий закон Кеплера на спутниках Юпитера, он догадался представить орбитальное движение планеты вокруг центрального тела как прямолинейное (в соответствии с законом инерции Галилея), закольцованное притяжением (центростремительным ускорением). Сравнивая ускорение, удерживающее Луну на околоземной орбите, с ускорением свободного падения яблок, Ньютон установил его зависимость от расстояния до центра Земли. Эта закономерность прослеживалась

Григорий ПОПОВ

в отношении любых тел Солнечной системы — что и послужило поводом назвать закон тяготения всемирным. И если яблоко на пути к земле встретило голову сэра Исаака, то этот небольшой удар для человека, но огромный дар для всего человечества. Сам Ньютон никогда не экспериментировал с овощами, фруктами или корнеплодами. Объектом его исследований была Луна — единственное небесное тело, чьё воздействие на Землю видно невооружённым глазом — она всё время пытается перетянуть водяное одеяло Земли на себя. По легенде, Аристотель бросился в морскую пучину потому, что не смог разгадать причину приливов и отливов. К XVII в. не только связь между Луной и приливами стала очевидной, но и то, что положение Солнца влияет на уровень воды. И если минимальная высота наблюдалась, когда Солнце было под прямым углом от линии Земля-Луна (то есть своей гравитацией оттягивало часть водного покрова), то максимум достигался в момент расположения трёх небесных тел в одну линию. Во время солнечного затмения по высоте прилива можно было проверить, загораживает ли Луна Землю от солнечного притяжения так же, как от солнечного света.

Всего за 200 лет (начиная с Коперника) произошёл коренной перелом в понимании мироустройства. Вселенная становилась понятной или доступной для исследования. Всё, что могло двигаться, — вращалось вокруг Солнца, а если бы неподвижные звёзды захотели поучаствовать в небесном хороводе — планеты солнечной системы в полном

Юстус Сустерманс (1597-1681). Портрет Галилео Галилея

10