Чем мир держится?

Роман Подольный

ЧЕМ МИР ДЕРЖИТСЯ?

Самая слабая, самая могучая

«Героиня» этой книги — сила тяготения, она же гравитация, или, совсем длинно, сила гравитационного взаимодействия.

Тяготение удерживает Луну у Земли, Землю у Солнца, а нас с вами — на поверхности родной планеты. Тяготение стягивает звезды в пары и шаровые скопления, управляет движением комет и даже лучей света. Звездное небо, каким мы его видим, — итог многих миллиардов лет работы гравитационных сил. И если Солнечная система медленно, но верно тянется через космическое пространство по направлению к созвездию Геркулеса — можете не сомневаться, ее влечет та же самая сила.

На Земле тяготение — наш постоянный спутник.

Вот говорят, например, что вся используемая человеком энергия, кроме атомной, результат работы Солнца. Ветры дуют, потому что воздух нагревается лучами Солнца. Вода в реках течет, а не лежит глыбами льда, потому что ее греет наша дневная звезда. В деревьях, в каменном угле, в нефти запасена солнечная энергия. По ветры не дули бы, если бы расширяющийся под воздействием солнечного тепла воздух не становился легче, а сами понятия «легче» и «тяжелее» связаны с тяготением. Да и воздуха на Земле не было бы, не удерживай его гравитация. И реки текут под уклон, потому что их гонит эта наша верная помощница. И мертвые деревья скапливались на дне болот, превращаясь в каменный уголь, в числе прочего, под воздействием собственной тяжести.

Да что говорить! Вещество нашей планеты удерживается вместе в составе небольшого по космическим масштабам шарика все той же гравитацией. И она же держит звезды и соединяет их в галактики. Так что, собственно говоря, без тяготения вообще не было бы ни людей, ни деревьев, ни планет и звезд.

Тяготение, полагает большинство ученых, собрало миллиарды лет назад Землю из куда более мелких тел, подарило ей Луну, сберегает нам атмосферу. Тяготение сформировало все живое на Земле. Мы еще поговорим в специальной главе о взаимоотношениях жизни и гравитации, а пока — только один пример. Обыкновенный лесной гриб, выросший в спутнике в состоянии невесомости, «забывает» напрочь свою заданную миллионолетиями форму, обходится без шляпки, а вместо красивой, стройной, изысканно округлой ножки вырастает у него неровный угловатый столбик.

Что держит нас на этом шаре, кроме силы тяготения?

Силе тяготения в науке долго не везло. Нельзя сказать, чтобы ученые ею не занимались. Наоборот, стоит оглянуться на историю исследования этой проблемы, чтобы увидеть: почти каждый крупный физик по меньшей мере высказывал по этому поводу свои соображения, а чаще посвящал гравитации специальные работы.

Но, как пишет английский писатель и ученый Артур Кларк в книге «Черты будущего», «сила тяготения стоит как-то особняком от других сил природы. Свет, тепло, электричество, магнетизм — все можно генерировать, создать множеством различных способов, и все они обладают свойством взаимопревращения… А вот генерировать гравитацию мы совсем не умеем, и, судя по всему, она совершенно индифферентна к любым воздействиям, которые мы пытаемся на нее оказать».

Множество статей и даже книг о гравитации заявляют (и напрасно!), что тяготение — единственная сила, которую человек до сих пор не умеет использовать, подчеркивают то обстоятельство, что она выступает как противник человека чуть ли не во всех затеваемых им работах.

Но это, право же, далеко не точно. Тот факт, что все тела на Земле притягиваются нашей планетой, человечество начало использовать с незапамятных времен. Знаменитый «отец кибернетики» Норберт Винер был более прав, когда настаивал на том, что тяготение было для человека с самого начала и союзником, и врагом. В силу своей всеобщности и своего постоянства оно стало для нас самым верным среди друзей и самым непреклонным среди противников. Какой толк был бы в палке, сбивающей с дерева плоды, если бы они не падали на землю? Не будь тяготения, первобытным охотникам не понадобилось бы загонять стада оленей или быков к крутым обрывам, с которых животные в панике падали и разбивались. И мамонт проваливался в вырытую на его пути и замаскированную яму, погубленный собственным немалым весом, все той же силой тяготения, которую человек, по сути, поставил себе на службу.

Открытие рычага (осмысленное Архимедом, но фактически сделанное и успешно использовавшееся за тысячелетия до него) можно считать победой если не над тяготением, то над силой тяжести, препятствующей перемещению особо тяжелых предметов. Завоевание водной стихии, начиная с сооружения первого подобия плота, было использованием закона, открытого опять-таки много тысячелетий спустя тем же Архимедом. Когда реки, озера, а потом и моря стали транспортными путями, вода начала играть для человечества роль своеобразного кэйворита каменного века.[1]

И играет эту роль до сих пор. Через всю историю архитектуры и строительства, например, проходит поиск средств, способных противостоять действующей на сооружения силе тяжести.

Можно, конечно, довести рассуждения до абсурда. Лезешь, скажем, в гору — так тоже борешься с тяготением. А спускаешься с горки — его используешь… Но, если говорить серьезно, то ворот и кабестан — вехи в борьбе с тяготением. Как лошадь под седлом или запряженная в телегу, как рельсы под поездом, как воздушный шар, как самолет наконец… Запуск первого советского спутника обозначил собой не только начало космической эры в истории человечества, но и новый рубеж в его борьбе с тяготением. А еще через четыре года первый землянин по-настоящему почувствовал, что такое невесомость.

Есть у Вадима Шефнера стихотворение «Ступени».

Крылья у человечества прорезаются! И вправду — с болью. Но ведь рождение каждого из нас тоже принесло матери не только радость, но и боль.

Пока что путь к победам над тяготением шел не через познание природы и характеристик силы гравитации. Мы просто противопоставили силе силу. Так когда-то человек смирил силой дикую лошадь, заставил ее тянуть повозку. Но должны были пройти тысячелетия, прежде чем он оседлал давно уже служившего ему коня, сделал его не только помощником, но и другом. Придет время, мы научимся не только побеждать гравитацию, но и властвовать над ней, «потеряем» еще одного врага, а союзника обратим в верного друга. Самого могучего во Вселенной и в то же время самого слабого…

Центральный закон диалектики, по Марксу и Энгельсу, — закон единства и борьбы противоположностей. И один из самых знаменитых парадоксов Нильса Бора можно рассматривать попросту как отражение действия этого закона в природе. Великий датский физик вполне в духе своей науки так определил действительно глубокие физические истины: если они верпы, то верпы и истины, им противоположные. Вот уж, кажется, парадокс парадоксов! Но все же каждый из нас, порывшись в памяти, без особого труда найдет — хотя бы среди обрывков школьных знаний — немалое число примеров, подтверждающих мысль Бора. Один из них — история научных представлений об атоме… Две с половиной тысячи лет назад была высказана впервые глубочайшая истина о существовании мельчайшей неделимой частицы материи— атома. Сегодня мы сохраняем за атомом его имя «неделимого», но знаем, что он делится. Эти две истины противоположны друг другу и верны одновременно, но верны для разных уровней строения материи и для разных уровней познания ее.

1

Кэйворит — вещество, непроницаемое для тяготения, созданное в фантастическом романе Герберта Уэллса «Первые люди на Луне».