Черты будущего

Пока нам еще очень мало что известно о гравитации; мы не можем даже сказать, распространяется ли ее поле в пространстве с определенной скоростью, как радиоволны и свет, или оно «всегда тут». До Эйнштейна ученые придерживались последней точки зрения и считали, что гравитационное поле распространяется мгновенно. В настоящее время господствует мнение, что оно обладает скоростью света и, подобно свету, имеет какую-то волновую структуру.

Если «гравитационные волны» действительно существуют, их будет фантастически трудно обнаружить, потому что они несут ничтожное количество энергии. Вычислено, что гравитационные волны, излучаемые Землей, обладают энергией, примерно равной одной миллионной доле лошадиной силы, а суммарная мощность гравитационного поля солнечной системы, то есть Солнца и всех планет, равна всего половине лошадиной силы. Любой мыслимый генератор гравитационных волн, созданный человеком, был бы в миллиарды миллиардов раз слабее.

И тем не менее сейчас предпринимаются попытки воспроизвести и обнаружить такие волны. В некоторых подобных экспериментах намечается использовать всю Землю в качестве «антенны»; искомые волны должны как будто иметь частоту, равную всего одному периоду в час (частота обычных телевизионных и радиоволн достигает десятков миллионов периодов в секунду). Даже если эти необычайно тонкие опыты приведут к успеху, мы еще не скоро дождемся какого-либо практического применения их результатов. А может быть, не дождемся никогда.

Все же не проходит и нескольких лет, как мы снова узнаем, что какой-то отчаянный изобретатель построил и продемонстрировал в действии — во всяком случае, он это утверждает — очередное антигравитационное устройство. Такие устройства неизменно оказываются лабораторными моделями, обеспечивающими подъем весьма незначительного груза (или, точнее, создающими видимость такого подъема). Некоторые из этих устройств электрические, другие чисто механические; последние основаны на принципе, так сказать, «поднятия самого себя за волосы» и оснащены несбалансированными маховиками, кривошипами, пружинами и колеблющимися грузами. Замысел их заключается в том, что действие и противодействие могут быть не всегда равны и противоположно направлены и иногда можно получить чистый выигрыш силы, направленный в определенную сторону. Так, всем понятно, скажем, что нельзя поднять себя в воздух, если ухватить и неотрывно тянуть себя за волосы; но кто знает, может быть, ряд последовательных и точно рассчитанных по времени рывков даст иной результат?

В таком изложении эта идея представляется совершенно абсурдной, однако попробуйте разгромить образованного и убежденного в своей идее изобретателя, демонстрирующего прекрасно сделанную машину с десятками деталей, движущихся во всех мыслимых направлениях, когда он утверждает, что вот эта придуманная им вибрирующая штуковина преодолевает тяжесть груза весов 15 граммов, а более крупная модель может доставить вас на Луну. Вы будете на 99,999 % уверены, что он ошибается, но убедить его в этом не сможете.

Если когда-нибудь и откроют средство управлять гравитацией, то оно, несомненно, будет опираться на технику, несравненно более изощренную, чем обыкновенные механические устройства; вероятнее всего, такое открытие явится побочным результатом работ в какой-нибудь совершенно неожиданной области физики.

Вполне возможно также, что мы не добьемся существенных успехов в понимании гравитации, пока не сможем изолировать себя и свои приборы от ее влияния путем создания лабораторий в космосе. В самом деле, попытка изучать гравитацию на поверхности Земли похожа, пожалуй, на испытание радиограммофона в котельном цехе: явления, которые мы хотим обнаружить, будет заглушать фон. Лишь в лаборатории, расположенной на спутнике Земли, удастся исследовать свойства материи в условиях невесомости.

Причина, по которой предметы в космосе обычно невесомы, относится к разряду тех обманчиво простых истин, которые почти неизменно толкуются ошибочно. Многие из нас, введенные в заблуждение безответственными журналистами, все еще убеждены, что космонавт невесом потому, что находится «вне пределов притяжения Земли».

Это совершенно неправильно. Нигде во Вселенной, даже в самой отдаленной галактике, которая выглядит бледным пятнышком на фотографии Паломарской обсерватории, нельзя оказаться вне пределов притяжения Земли, хотя, конечно, на расстоянии нескольких миллионов километров оно будет ничтожным. Гравитация по мере удаления от Земли ослабевает медленно, и на тех скромных высотах, которых пока достигли космонавты, она почти так же мощна, как на уровне моря. Когда майор Гагарин смотрел на Землю с высоты более трехсот километров, напряжение гравитационного поля, в котором он летел, составляло 90 % своей нормальной величины. Тем не менее он был совершенно невесом.

Все это немного сбивает с толку — и виновата главным образом семантическая путаница. Вся беда в том, что у нас, обитателей земной поверхности, сложилась привычка пользоваться словами «тяжесть» и «вес» как синонимами. В обычных, земных условиях это практически ничем не грозит: где есть вес, там есть и тяжесть, и наоборот. Но все же это совершенно самостоятельные физические категории и каждая может существовать независимо от другой. В космосе так обычно и бывает.

В отдельных случаях их можно раздельно наблюдать и на Земле, что подтверждается экспериментом, который я опишу ниже. Предлагаю вам не проводить его, а лишь мысленно представить, но, если мои рассуждения вас не убедят, тогда смело вперед! Вас будет вдохновлять титанический пример Галилея, который тоже отказался вступить в теоретический спор и потребовал экспериментальной проверки. Но я заранее снимаю с себя всякую ответственность за возможные увечья.

Вам потребуются люк с быстро падающей крышкой (отлично подойдет один из тех, что применяют палачи на виселицах) и обыкновенные банные весы. Поставьте весы на крышку люка и станьте на них. Они, несомненно, покажут ваш вес.

Теперь, не сводя глаз со шкалы весов, попросите кого-нибудь из ваших знакомых (в несколько похожей ситуации Волумний сказал Бруту: «Мой повелитель, нельзя просить об этом друга»[9]) освободить пружину, запирающую крышку люка, на которой вы стоите. Стрелка весов немедленно отскочит к нулю — вы будете невесомы, но при этом никоим образом не освободитесь от притяжения Земли, а полностью останетесь в сфере его воздействия, что не замедлите обнаружить долей секунды позже.

Но почему же вы оказались невесомы в таких условиях? Дело в том, что вес — это сила, а силу нельзя ощущать, если она не имеет точки приложения, если ей некуда, так сказать, упереться. Вы не можете ощущать силу, когда толкаете легко открывающуюся дверь; по той же причине вы не ощущаете веса, когда под вами нет опоры и вы свободно падаете. А космонавт, за исключением тех периодов, когда он включает двигатели своей ракеты, все время свободно падает. «Падение» может быть направлено вверх, вниз и даже в сторону, как это происходит с орбитальным спутником, который находится в состоянии «вечного падения» вокруг Земли. Направление здесь роли не играет; коль скоро падение свободно и ничем не сдерживается, всякий падающий предмет будет невесом.

Таким образом, вы можете быть в состоянии невесомости при каком угодно тяготении. Верно и обратное: для придания вам веса тяготение вовсе не обязательно. Изменение скорости, иными словами, ускорение, вполне его заменит.

Чтобы доказать это, воспроизведите в своем воображении опыт еще более невероятный, чем только что описанный мной. Отправьтесь со своими банными весами в отдаленнейшую точку между звездами, где гравитационное поле практически равно нулю. Плавая в межзвездном пространстве, вы снова будете невесомы: стоя на весах, вы увидите, что стрелка шкалы стоит на нуле.

Теперь прикрепите к нижней стороне весов ракетный двигатель и включите его. Платформа весов начнет давить вам на подошвы ног, и вы испытаете абсолютно убедительное ощущение весомости. Если тяга двигателя будет правильно рассчитана, она может придать вам посредством ускорения, которому вы подвергнетесь, точно тот самый вес, какой вы имеете на Земле. Если другие органы чувств не раскроют вам истинного положения вещей, вам будет казаться, что вы спокойно стоите на поверхности Земли, испытывая ее тяготение, а не летите где-то среди звезд.

9

Шекспир, Юлий Цезарь, акт V, сцена 5. — Прим. перев.