Юный техник, 2004 № 02
Шрифт:
Тем не менее, ученые, конечно, знают, что наше Солнце не вечно. Причем рассматриваются разные варианты его гибели. Так, например, профессор университета штата Пенсильвания, Джеймс Кэстинг, полагает, что со временем светило все же будет разогреваться. «Процесс этот примет катастрофические размеры не через 5 миллиардов лет, как принято думать, а гораздо раньше, — говорит он, — примерно через 500 миллионов лет».
Впрочем, его коллега Фред Эдеме, физик из Мичиганского университета, полагает, что до катаклизма осталось примерно 3,5 миллиарда лет. Причем люди едва ли смогут наблюдать взрыв Солнца. Во-первых, потому, что никто не знает, просуществует ли такой срок человечество, которому ныне едва исполнилось 100 тыс.
Есть время и для того, чтобы подготовиться. Не исключено, что у человечества хватит знаний и сил «вылечить» Солнце, когда в этом будет необходимость, заменить его рукотворной звездой или перегнать Землю, словно звездолет, к какому-нибудь более подходящему светилу.
С.НИКОЛАЕВ
С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Мировой эфир или Теория относительности?
В основе теории относительности — одной из величайших теорий XX века — лежит около десяти постулатов. Главнейший из них — постулат об отсутствии эфира, первоматерии, универсальной мировой среде, из которой состоит все сущее.
Представление об эфире возникли в Персии за 6000 лет до нашей эры. Эти знания вошли в знаменитую «Зенд-Авесту» — собрание из 21 книги, погибшее при пожаре Александрийской библиотеки. Об этом знали античные философы Анаксимандр, Анаксимен и в особенности Демокрит, учителями которого были маги из Индии. Он утверждал, что вещество состоит из атомов, отличающихся формами и размерами, но в основе атомов лежат амеры, частицы истинно неделимые, лишенные частей.
Долгое время науке обнаружить эфир не удавалось. Наука ограничивалась лишь более или менее верными представлениями о нем, что помогало целостному осмыслению мира. В эпоху Возрождения они вернулись и в европейскую науку, которая начинает играть серьезную роль в развитии производства.
На основе этих представлений, по крайней мере, дважды удалось создать такие знания, без которых современная цивилизация была бы попросту невозможна.
Первый раз это случилось в XVII–XVIII веках при создании волновой теории света. Вообще волны могут распространяться только в упругой среде. Но ведь свет распространяется как через податливый воздух, так и через пустоту мирового пространства. Это значит, рассуждали ученые, и сама пустота, и промежутки между атомами воздуха заполнены чем-то упругим, где способны распространяться колебания, аналогичные звуковым. Чем? Эфиром, конечно, упругим и твердым. (Вопрос о том, как в нем могут перемещаться тела, не обсуждался.) И, основываясь на предположении об упругости эфира, X.Гюйгенс, а в дальнейшем Юнг, Френель и Араго создали волновую теорию света, на основе которой сегодня рассчитываются все оптические приборы.
Тогда же пытались создать теорию света без привлечения эфира. Полагали, что свет — это поток частиц, корпускул, летящих в пустоте. Однако она не может объяснить дифракцию, интерференцию и другие явления, встречающиеся в оптических приборах.
Если бы телескопы и микроскопы стали рассчитывать с помощью этой теории, они развивали бы более низкое увеличение, давали бы нам расплывчатое, окруженное радужной каймой изображение, насыщенное ложными деталями. Попробуйте представить себе современную цивилизацию с такой оптикой!
В XIX веке возникает более совершенная модель эфира. Это идеальная, неподвижная, лишенная вязкости жидкость, заполняющая пространство. При движении в жидкости, лишенной вязкости, тела не встречают сопротивления,
и потому мы эфира не замечаем.На основе теории распространения вихрей и волн в такой жидкости Д.-К.Максвелл создал электродинамику. На ее основе рассчитывается все, что связано с электричеством — от электростанций до компьютеров. Эта же теория предсказала существование радиоволн, а Г.Герц в 1884 году их открыл.
Но любая теория — лишь некоторое приближение к истине. Рано или поздно появляются факты, которые она объяснить не может, и тогда появляется теория более полная. Вот и электродинамика, несмотря на потрясающие успехи, кое-чего объяснить не могла. Например, дальность распространения света в морской воде она ограничивает сотыми долями миллиметров, а в действительности свет проходит в ней сотни метров.
Пытаясь разъяснить нестыковки между теорией и практикой, Д.-К.Максвелл предположил, что реальный эфир по своим свойствам отличается от эфира идеального. В 1880 году он предложил проверить это экспериментально.
Дело было новое, непонятное. Потому на первых порах выдвигалась простейшая задача — хотя бы обнаружить эфир.
Вы знаете: когда автомобиль движется относительно неподвижного воздуха, в его окно задувает ветерок. Точно так же, если Земля движется по орбите относительно неподвижного эфира ее поверхность должен обдувать эфирный ветер, щекой его не почувствовать, скорость его (30 км/с) будет увеличивать или уменьшать скорость света, полагал Максвелл. Измеряя ее, можно определить скорость эфирного ветра и ответить на поставленный вопрос.
С 1881 по 1923 год американские физики А.Майкельсон, Э.Морли и Д.Миллер поставили серию экспериментов и показали, что скорость эфирного ветра у самой земли не превышает 3–3,5 км/с, но увеличивается до 10 км/с на высоте 1750 м.
Итак, эфирный ветер существует. Но почему его скорость неравномерна и не равна 30 км/с? Объяснить это можно по-разному. Возможно, эфир захватывается Землей при ее движении. Но тогда он должен иметь вязкость, следовательно, и в нем самом существует движение.
Выяснилось также, что такие результаты получали тогда, когда эксперименты по измерению скорости света производили в помещениях с тонкими каменными стенами. В глубоких подвалах и особенно за металлическими экранами эфирный ветер обнаружить не удавалось. Все это вызывало немало сомнений и споров.
Возможно, ученый мир разобрался бы, кто прав. Но эксперименты длились сорок лет — слишком долго. Когда в 1905 году А. Эйнштейн предложил считать, что эфира не существует, указав, что «нельзя создать удовлетворительную теорию, не отказавшись от существования некой среды, заполняющей пространство», все с этим согласились.
Обратите внимание, согласились не потому, что поверили: эфира в природе действительно нет, а лишь потому, что его наличие усложняло теорию.
Таким образом, главный постулат теории относительности — см. первые строки статьи — в высшей степени сомнителен. Это понимал и ее автор. В 1920 году Эйнштейн признал, что «пространство немыслимо без эфира, поскольку общая теория относительности наделяет его физическими свойствами». Однако об эфире уже никто ничего не хотел слушать. Ученый мир устал.
Второй постулат теории Эйнштейна гласит, что все процессы в равномерно движущейся системе происходят по тем же законам, что и в неподвижной. Этот постулат был бы невозможен, если бы эфир существовал. Пришлось бы как-то учитывать взаимодействие движущихся тел с неподвижным эфиром.
Третий постулат теории относительности гласит, что скорость света не зависит от скорости его источника. Однако никакого объяснения физического механизма этого явления теория не дает. Между тем, он легко объясним, если учесть, что свет — это волна, движущаяся не относительно источника, а только относительно среды, то есть эфира, в котором он распространяется.