Не само най-загадъчните природни силино и най-мощният.
Човек по пътя към прогреса
Исторически е така човекдокато се движите напред пътища на прогресаовладял все по-мощните сили на природата. Той започна, когато нямаше нищо друго освен пръчка в юмрука си и собствената си физическа сила.
Но той беше мъдър и приложи физическата сила на животните в своя служба, правейки ги домашни. Конят ускори бягането си, камилата направи пустинята проходима, слонът - блатистата джунгла. Но физическите сили дори на най-силните животни са неизмеримо малки в сравнение със силите на природата.
Първият човек покори елемента огън, но само в най-отслабените му версии. Първоначално - в продължение на много векове - той използва само дървесина като гориво - много нискоенергийно интензивен вид гориво. Малко по-късно той се научи да използва енергията на вятъра от този източник на енергия, човек вдигна бялото крило на платното във въздуха - и лек кораб прелетя като птица над вълните.
Платноходка по вълните
Той изложи остриетата на вятърната мелница на поривите на вятъра - и тежките камъни на воденичните камъни се завъртяха, пестиците на зърна затракаха. Но на всички е ясно, че енергията на въздушните струи далеч не е концентрирана. Освен това и платното, и вятърната мелница се страхуваха от вятърни удари: бурята разкъса платната и потопи корабите, бурята счупи крилата и преобърна мелниците.
Още по-късно човекът започва да завладява течащата вода. Колелото е не само най-примитивното устройство, способно да преобразува енергията на водата във въртеливо движение, но и най-слабото в сравнение с различни.
Човекът вървеше напред по стълбата на прогреса и се нуждаеше от все повече и повече енергия.
Той започна да използва нови видове гориво - вече преходът към изгаряне на въглища увеличи енергийната интензивност на килограм гориво от 2500 kcal на 7000 kcal - почти три пъти. Тогава дойде времето на петрола и газа. Отново енергийното съдържание на всеки килограм изкопаеми горива се увеличава с един и половина до два пъти.
Парните двигатели бяха заменени от парни турбини; мелничните колела са заменени от хидравлични турбини. Тогава мъжът протегна ръка към делящия се атом на уран. Първото използване на нов вид енергия обаче има трагични последици – ядреният пламък в Хирошима през 1945 г. изпепелява 70 хиляди човешки сърца за минути.
През 1954 г. първата в света съветска атомна електроцентрала влиза в експлоатация, превръщайки силата на урана в силата на излъчване на електрически ток. И трябва да се отбележи, че един килограм уран съдържа два милиона пъти повече енергия от един килограм най-добър петрол.
Това беше принципно нов огън, който можеше да се нарече физически, защото именно физиците изследваха процесите, водещи до раждането на такива баснословни количества енергия.
Уранът не е единственото ядрено гориво. Вече се използва по-мощен вид гориво - водородни изотопи.
За съжаление, човек все още не е успял да покори водородно-хелиевия ядрен пламък. Той знае как моментално да запали своя всеизгарящ огън, подпалвайки реакцията във водородна бомба със светкавица на експлозия на уран. Но все по-близо и по-близо учените виждат водороден реактор, който ще генерира електрически ток в резултат на сливането на ядра от водородни изотопи в ядра на хелий.
Отново, количеството енергия, което човек може да вземе от всеки килограм гориво, ще се увеличи почти десетократно. Но дали тази стъпка ще бъде последната в бъдещата история на човешката власт над природните сили?
Не! Предстои - овладяването на гравитационната форма на енергия. Тя е дори по-предпазливо опакована от природата дори от енергията на водородно-хелиевия синтез. Днес това е най-концентрираната форма на енергия, за която човек може дори да се досети.
Там все още не се вижда нищо повече отвъд върховете на науката. И въпреки че можем уверено да кажем, че електроцентралите ще работят за човек, преработвайки гравитационната енергия в електрически ток (или може би в поток от газ, излитащ от дюзата на реактивен двигател, или в планираната трансформация на вездесъщите атоми на силиций и кислород в атоми на ултраредки метали), все още не можем да кажем нищо за детайлите на такава електроцентрала (ракетен двигател, физически реактор).
Силата на универсалната гравитация в началото на раждането на галактиките
Силата на универсалната гравитация е в основата на раждането на галактикитеот предзвездната материя, както е убеден академик В. А. Амбарцумян. Той също така угасва звездите, които са изгорели времето си, изразходвайки звездното гориво, определено им при раждането.
Да, огледайте се: всичко на Земята до голяма степен се контролира от тази сила.
Именно тя определя слоестата структура на нашата планета - редуването на литосферата, хидросферата и атмосферата. Именно тя пази дебел слой въздушни газове, на дъното на който и благодарение на който съществуваме всички ние.
Ако нямаше гравитация, Земята веднага щеше да излезе от орбитата си около Слънцето, а самото земно кълбо щеше да се разпадне, разкъсано от центробежни сили. Трудно е да се намери нещо, което в една или друга степен да не зависи от силата на всемирната гравитация.
Разбира се, древните философи, много наблюдателни хора, не можеха да не забележат, че хвърленият нагоре камък винаги се връща. Платон през 4-ти век пр. н. е. обяснява това с факта, че всички вещества във Вселената се стремят към мястото, където са концентрирани повечето подобни вещества: хвърлен камък пада на земята или отива на дъното, разлята вода се просмуква в най-близкото езерце или в река, която си проправя път към морето, димът от огън се втурва към сродните си облаци.
Ученикът на Платон, Аристотел, изясни, че всички тела имат специални свойства на тежест и лекота. Тежките тела - камъни, метали - се устремяват към центъра на Вселената, леките - огън, дим, изпарения - към периферията. Тази хипотеза, която обяснява някои от явленията, свързани със силата на всемирната гравитация, съществува повече от 2 хиляди години.
Учените за силата на гравитацията
Вероятно първият, който повдига въпроса за сила на гравитациятанаистина научен, беше геният на Ренесанса - Леонардо да Винчи. Леонардо провъзгласи, че гравитацията е характерна не само за Земята, че има много центрове на тежестта. И той също предположи, че силата на гравитацията зависи от разстоянието до центъра на тежестта.
Трудовете на Коперник, Галилей, Кеплер, Робърт Хук доближават все повече и повече до идеята за закона за всемирното привличане, но в окончателната си формулировка този закон завинаги се свързва с името на Исак Нютон.
Исак Нютон за силата на гравитацията
Роден на 4 януари 1643 г. Завършва университета в Кеймбридж, става бакалавър, след това - магистър на науките.
Исак Нютон Всичко, което следва, е безкрайно богатство от научни трудове. Но основният му труд е „Математически принципи на естествената философия“, публикуван през 1687 г. и обикновено наричан просто „Начала“. Именно в тях е формулирано великото. Вероятно всеки го помни от гимназията.
Всички тела се привличат едно към друго със сила, която е право пропорционална на произведението на масите на тези тела и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях ...
Някои разпоредби на тази формулировка биха могли да бъдат предвидени от предшествениците на Нютон, но тя все още не е дадена на никого в нейната цялост. Гениалността на Нютон беше необходима, за да събере тези фрагменти в едно цяло, за да разпространи привличането на Земята към Луната, а Слънцето - към цялата планетна система.
От закона за всемирното привличане Нютон извежда всички закони за движението на планетите, открити преди това от Кеплер. Те бяха просто неговите последствия. Освен това Нютон показа, че не само законите на Кеплер, но и отклоненията от тези закони (в света на три или повече тела) са резултат от универсалната гравитация ... Това беше голям триумф на науката.
Изглеждаше, че основната сила на природата, която движи световете, най-накрая беше открита и математически описана, силата, на която са подвластни молекулите на въздуха, ябълките и Слънцето. Гигантска, неизмеримо огромна беше стъпката на Нютон.
Първият популяризатор на работата на брилянтен учен, френският писател Франсоа Мари Аруе, световноизвестен под псевдонима Волтер, каза, че Нютон внезапно се досеща за съществуването на закон, кръстен на него, когато гледа падаща ябълка.
Самият Нютон никога не е споменавал тази ябълка. И едва ли си струва да губите време днес за опровергаването на тази красива легенда. И, очевидно, Нютон е стигнал до разбирането на великата сила на природата чрез логически разсъждения. Вероятно е включено в съответната глава на "Началата".
Силата на гравитацията влияе върху полета на ядрото
Да предположим, че на много висока планина, толкова висока, че върхът й вече е извън атмосферата, сме поставили гигантска артилерия. Цевта му беше поставена строго успоредно на повърхността на земното кълбо и изстреляна. Описване на дъгата ядрото пада на земята.
Увеличаваме заряда, подобряваме качеството на барута, по един или друг начин караме сърцевината да се движи с по-висока скорост след следващия изстрел. Дъгата, описана от ядрото, става по-плоска. Ядрото пада много по-далеч от подножието на нашата планина.
Ние също увеличаваме заряда и стреляме. Ядрото лети по толкова лека траектория, че се спуска успоредно на повърхността на земното кълбо. Ядрото вече не може да падне на Земята: със същата скорост, с която пада, Земята се измъква изпод него. И след като описа пръстена около нашата планета, ядрото се връща към началната точка.
Междувременно пистолетът може да бъде изваден. В крайна сметка полетът на ядрото около земното кълбо ще отнеме повече от час. И тогава ядрото бързо ще премине над върха на планината и ще отиде в нов кръг около Земята. Паднете, ако, както се съгласихме, ядрото не изпитва никакво въздушно съпротивление, то никога няма да може.
Скоростта на ядрото за това трябва да бъде близо до 8 км/сек. И ако увеличите скоростта на полета на ядрото? Първо ще лети в дъга, по-нежна от кривината на земната повърхност, и ще започне да се отдалечава от Земята. В същото време скоростта му под въздействието на земната гравитация ще намалее.
И накрая, обръщайки се, ще започне сякаш да пада обратно към Земята, но ще прелети покрай нея и вече няма да завърши кръг, а елипса. Ядрото ще се движи около Земята точно по същия начин, както Земята се движи около Слънцето, а именно по елипса, в един от фокусите на която ще бъде разположен центърът на нашата планета.
Ако увеличим допълнително началната скорост на ядрото, елипсата ще се окаже по-разтегната. Възможно е тази елипса да се разтегне по такъв начин, че ядрото да достигне лунната орбита или дори много по-далеч. Но докато първоначалната скорост на това ядро не надхвърли 11,2 km/s, то ще остане спътник на Земята.
Ядрото, което получи скорост от над 11,2 km / s при изстрел, завинаги ще отлети от Земята по параболична траектория. Ако елипсата е затворена крива, тогава параболата е крива, която има два клона, отиващи към безкрайността. Движейки се по една елипса, колкото и издължена да е тя, ние неизбежно систематично ще се връщаме към началната точка. Движейки се по парабола, никога няма да се върнем в началната точка.
Но след като напусна Земята с тази скорост, ядрото все още няма да може да лети до безкрайността. Мощната гравитация на Слънцето ще огъне траекторията на полета му, ще се затвори около себе си като траекторията на планета. Ядрото ще стане сестра на Земята, малка планета в нашето семейство от планети.
За да се насочи ядрото извън планетарната система, за да се преодолее слънчевото привличане, е необходимо да му се каже скорост над 16,7 km / s и да се насочи така, че скоростта на собственото движение на Земята да се добави към тази скорост .
Скорост от около 8 km / s (тази скорост зависи от височината на планината, от която стреля нашият пистолет) се нарича кръгова скорост, скорости от 8 до 11,2 km / s са елиптични, от 11,2 до 16,7 km / s са параболични, а над това число - освобождаващи скорости.
Тук трябва да се добави, че дадените стойности на тези скорости са валидни само за Земята. Ако живеехме на Марс, кръговата скорост щеше да бъде много по-лесна за постигане - там тя е само около 3,6 km/s, а параболичната скорост е само малко над 5 km/s.
От друга страна, би било много по-трудно да се изпрати ядрото в космически полет от Юпитер, отколкото от Земята: кръговата скорост на тази планета е 42,2 km / s, а параболичната скорост е дори 61,8 km / s!
Най-трудно би било за жителите на Слънцето да напуснат своя свят (ако, разбира се, такъв може да съществува). Кръговата скорост на този гигант трябва да бъде 437,6, а скоростта на отделяне - 618,8 km / s!
И така, Нютон в края на 17 век, сто години преди първия полет на балон с горещ въздух, пълен с топъл въздух от братя Монголфие, двеста години преди първите полети на самолета на братя Райт и почти една четвърт от хилядолетие преди излитането на първите течни ракети, посочи пътя към небето за сателити и космически кораби.
Силата на гравитацията е присъща на всяка сфера
Като се използва закон на гравитациятаоткрити са неизвестни планети, създадени са космогонични хипотези за произхода на Слънчевата система. Основната сила на природата, която контролира звездите, планетите, ябълките в градината и газовите молекули в атмосферата, е открита и математически описана.
Но ние не знаем механизма на универсалната гравитация. Нютоновата гравитация не обяснява, а визуално представя текущото състояние на планетарното движение.
Ние не знаем какво причинява взаимодействието на всички тела на Вселената. И не може да се каже, че Нютон не се е интересувал от тази причина. Дълги години той размишлява върху възможния му механизъм.
Между другото, това наистина е изключително мистериозна сила. Сила, която се проявява през стотици милиони километри пространство, лишено на пръв поглед от каквито и да било материални образувания, с помощта на които би могло да се обясни трансферът на взаимодействие.
Хипотези на Нютон
И Нютонприбягна до хипотезаза съществуването на определен етер, който уж изпълва цялата Вселена. През 1675 г. той обяснява привличането към Земята с факта, че етерът, изпълващ цялата Вселена, се втурва към центъра на Земята в непрекъснати потоци, улавяйки всички обекти в това движение и създавайки гравитационна сила. Същият поток от етер се втурва към Слънцето и, увличайки планетите, кометите, осигурява техните елиптични траектории...
Това не беше много убедителна, макар и абсолютно математически логична хипотеза. Но сега, през 1679 г., Нютон създава нова хипотеза, обясняваща механизма на гравитацията. Този път той дарява етера със свойството да има различна концентрация в близост до планетите и далеч от тях. Колкото по-далеч от центъра на планетата, толкова етерът се предполага, че е по-плътен. И има свойството да изстисква всички материални тела от техните по-плътни слоеве в по-малко плътни. И всички тела са изстискани на повърхността на Земята.
През 1706 г. Нютон рязко отрича самото съществуване на етера. През 1717 г. той отново се връща към хипотезата за изстискването на етера.
Гениалният мозък на Нютон се бори за решението на великата мистерия и не го намира. Това обяснява такова рязко хвърляне от една страна на друга. Нютон казваше:
Не правя хипотези.
И въпреки че, както успяхме само да проверим, това не е съвсем вярно, определено можем да кажем нещо друго: Нютон е успял ясно да разграничи неща, които са безспорни, от нестабилни и противоречиви хипотези. И в Елементите има формула на великия закон, но няма опит да се обясни механизмът му.
Великият физик завеща тази загадка на човека от бъдещето. Умира през 1727 г.
Не е разгадана и до днес.
Дискусията за физическата същност на закона на Нютон отне два века. И може би тази дискусия нямаше да засяга самата същност на закона, ако той отговори точно на всички поставени му въпроси.
Но фактът е, че с времето се оказа, че този закон не е универсален. Че има случаи, когато той не може да обясни това или онова явление. Да дадем примери.
Силата на гравитацията в изчисленията на Seeliger
Първият от тях е парадоксът на Seeliger. Считайки, че Вселената е безкрайна и равномерно изпълнена с материя, Зилигер се опитва да изчисли, според закона на Нютон, универсалната гравитационна сила, създадена от цялата безкрайно голяма маса на безкрайната Вселена в дадена точка от нея.
Това не беше лесна задача от гледна точка на чистата математика. След като преодолява всички трудности на най-сложните трансформации, Зеелигер установява, че желаната сила на универсалната гравитация е пропорционална на радиуса на Вселената. И тъй като този радиус е равен на безкрайност, тогава гравитационната сила трябва да е безкрайно голяма. Това обаче не го виждаме на практика. Това означава, че законът за всемирното притегляне не важи за цялата Вселена.
Възможни са обаче и други обяснения на парадокса. Например, можем да предположим, че материята не изпълва равномерно цялата Вселена, но нейната плътност постепенно намалява и накрая някъде много далеч няма никаква материя. Но да си представим такава картина означава да допуснем възможността за съществуване на пространство без материя, което като цяло е абсурдно.
Можем да предположим, че силата на гравитацията отслабва по-бързо, отколкото се увеличава квадратът на разстоянието. Но това поставя под съмнение изненадващата хармония на закона на Нютон. Не, и това обяснение не задоволи учените. Парадоксът си остана парадокс.
Наблюдения на движението на Меркурий
Друг факт, действието на силата на всемирната гравитация, необяснено от закона на Нютон, доведе наблюдение на движението на Меркурий- най-близо до планетата. Точните изчисления според закона на Нютон показаха, че перехелионът - точката на елипсата, по която Меркурий се движи най-близо до Слънцето - трябва да се измести с 531 дъгови секунди за 100 години.
И астрономите са установили, че това изместване е равно на 573 дъгови секунди. Този излишък - 42 дъгови секунди - също не може да бъде обяснен от учените, като се използват само формули, произтичащи от закона на Нютон.
Той обясни и парадокса на Зилигер, и изместването на перхелиона на Меркурий, и много други парадоксални явления и необясними факти Алберт Айнщайн, един от най-великите, ако не и най-великият физик на всички времена. Сред досадните дребни неща беше въпросът за ефирен вятър.
Експерименти на Алберт Майкелсън
Изглежда, че този въпрос не засяга пряко проблема с гравитацията. Имаше отношение към оптиката, към светлината. По-точно към определянето на скоростта му.
Датският астроном е първият, който определи скоростта на светлината. Олаф Ремернаблюдавайки затъмнението на луните на Юпитер. Това се случва още през 1675 г.
американски физик Алберт Майкелсънв края на 18-ти век той провежда серия от определяния на скоростта на светлината при земни условия, използвайки апарата, който е проектирал.
През 1927 г. той дава скоростта на светлината като 299796 + 4 km/s, което е отлична точност за онези времена. Но същността на въпроса е друга. През 1880 г. той решава да изследва ефирния вятър. Той искаше най-накрая да установи съществуването на същия този етер, с присъствието на който се опитваха да обяснят както предаването на гравитационното взаимодействие, така и предаването на светлинните вълни.
Майкелсън е може би най-забележителният експериментатор на своето време. Имаше отлично оборудване. И беше почти сигурен в успеха.
Същност на опита
Опитбеше замислен така. Земята се движи по своята орбита със скорост около 30 км/сек.. Движи се във въздуха. Това означава, че скоростта на светлината от източник, който е пред приемника спрямо движението на Земята, трябва да бъде по-голяма от тази от източник, който е от другата страна. В първия случай скоростта на ефирния вятър трябва да се добави към скоростта на светлината, във втория случай скоростта на светлината трябва да се намали с тази стойност.
Той раздели лъча на два равни потока и ги насочи във взаимно перпендикулярни посоки: по меридиана и по паралела. Отразени от огледалата, лъчите се върнаха. Ако вървящият по паралела лъч е изпитал влиянието на ефирния вятър, при добавянето му към меридионалния лъч би трябвало да възникнат интерферентни ивици, вълните на двата лъча биха били изместени във фаза.
Въпреки това, за Майкелсън беше трудно да измери пътищата на двата лъча с такава голяма точност, така че да са абсолютно еднакви. Затова той построи апарата така, че да няма интерферентни ивици, след което го завъртя на 90 градуса.
Меридионалният лъч стана широчинен и обратно. Ако има ефирен вятър, под окуляра трябва да се появят черни и светли ивици! Но не бяха. Може би при завъртане на устройството ученият го е преместил.
Сложи го по обяд и го оправи. В крайна сметка, освен това, той също се върти около ос. И следователно в различни часове на деня широчинният лъч заема различна позиция спрямо настъпващия ефирен вятър. Сега, когато апаратът е строго неподвижен, човек може да се убеди в точността на експеримента.
Отново нямаше интерферентни ивици. Експериментът е провеждан многократно и Майкелсън, а с него и всички физици от онова време, са изумени. Ефирният вятър не беше засечен! Светлината пътува във всички посоки с еднаква скорост!
Никой не е успял да обясни това. Майкелсън повтаря експеримента отново и отново, подобрява оборудването и накрая постига почти невероятна точност на измерване, с порядък по-голям от необходимия за успеха на експеримента. И пак нищо!
Експерименти на Алберт Айнщайн
Следващата голяма стъпка в познания за силата на гравитациятаНаправих Алберт Айнщайн.
Веднъж попитаха Алберт Айнщайн:
Как стигнахте до вашата специална теория на относителността? При какви обстоятелства ви хрумна гениална идея? Ученият отговори: „Винаги ми е изглеждало, че това е така.
Може би не искаше да бъде откровен, може би искаше да се отърве от досадния събеседник. Но е трудно да си представим, че идеята на Айнщайн за връзките между времето, пространството и скоростта е вродена.
Не, разбира се, отначало имаше предчувствие, ярко като светкавица. Тогава започна разработката. Не, няма противоречия с известни явления. И тогава се появиха онези пет страници, пълни с формули, които бяха публикувани във физически журнал. Страници, които откриха нова ера във физиката.
Представете си космически кораб, който лети през космоса. Веднага ще ви предупредим: космическият кораб е много странен, такъв, за който не сте чели в научнофантастичните истории. Дължината му е 300 хиляди километра, а скоростта му е, да речем, 240 хиляди км / сек. И този космически кораб лети покрай една от междинните платформи в космоса, без да спира на нея. На пълна скорост.
Един от пътниците стои на палубата на космическия кораб с часовник. И ние с теб, читателю, стоим на платформа - нейната дължина трябва да съответства на размера на звезден кораб, тоест 300 хиляди километра, иначе няма да може да се придържа към нея. И ние също имаме часовник в ръцете си.
Забелязваме, че в момента, когато носът на кораба се докосна до задния ръб на нашата платформа, върху него проблесна фенер, осветяващ пространството около него. Секунда по-късно лъч светлина достигна предния ръб на нашата платформа. Не се съмняваме в това, защото знаем скоростта на светлината и сме успели да определим точно съответния момент на часовника. И на звезден кораб...
Но звездният кораб също полетя към лъча светлина. И съвсем определено видяхме, че светлината освети кърмата му в момента, когато беше някъде близо до средата на платформата. Определено видяхме, че лъчът светлина не покрива 300 хиляди километра от носа до кърмата на кораба.
Но пътниците на палубата на звездолета са сигурни в друго. Те са сигурни, че техният лъч е покрил цялото разстояние от носа до кърмата от 300 хиляди километра. В края на краищата той отдели цяла секунда за това. Те също го записаха абсолютно точно на часовниците си. И как би могло да бъде иначе: в крайна сметка скоростта на светлината не зависи от скоростта на източника ...
Как така? Ние виждаме едно нещо от фиксирана платформа, а друго за тях на палубата на космически кораб? Какъв е проблема?
Теорията на относителността на Айнщайн
Веднага трябва да се отбележи: Теорията на относителността на Айнщайнна пръв поглед той абсолютно противоречи на установената ни представа за устройството на света. Можем да кажем, че противоречи и на здравия разум, както сме свикнали да го представяме. Това се е случвало много пъти в историята на науката.
Но откриването на сферичността на Земята противоречи на здравия разум. Как хората да живеят от другата страна и да не паднат в бездната?
За нас сферичността на Земята е несъмнен факт и от гледна точка на здравия разум всяко друго предположение е безсмислено и диво. Но се отдръпнете от времето си, представете си първата поява на тази идея и ще разберете колко трудно би било да я приемете.
Е, по-лесно ли беше да признаем, че Земята не е неподвижна, а лети по траекторията си десетки пъти по-бързо от гюле?
Всичко това бяха останки от здравия разум. Следователно съвременните физици никога не го споменават.
Сега да се върнем към специалната теория на относителността. Светът я разпознава за първи път през 1905 г. от статия, подписана от малко известно име - Алберт Айнщайн. А той беше само на 26 години по това време.
Айнщайн направи много просто и логично предположение от този парадокс: от гледна точка на наблюдател на платформата, в движеща се кола е изминало по-малко време, отколкото е измерил вашият ръчен часовник. В колата времето се забави в сравнение с времето на неподвижната платформа.
От това предположение логично следват доста невероятни неща. Оказа се, че човек, който пътува за работа в трамвая, в сравнение с пешеходеца, който върви по същия начин, не само спестява време поради скоростта, но и той върви по-бавно за него.
Не се опитвайте обаче да запазите вечната младост по този начин: дори да станете файтонджия и да прекарате една трета от живота си в трамвая, след 30 години едва ли ще спечелите повече от една милионна от секундата. За да стане забележима печалбата във времето, е необходимо да се движите със скорост, близка до скоростта на светлината.
Оказва се, че увеличаването на скоростта на телата се отразява в тяхната маса. Колкото по-близо е скоростта на едно тяло до скоростта на светлината, толкова по-голяма е неговата маса. При скорост на тялото, равна на скоростта на светлината, неговата маса е равна на безкрайност, тоест тя е по-голяма от масата на Земята, Слънцето, Галактиката, цялата ни Вселена ... Ето колко маса може да се концентрира в обикновен калдъръм, ускорявайки го до скорост
Света!
Това налага ограничение, което не позволява на нито едно материално тяло да развива скорост, равна на скоростта на светлината. В края на краищата, с нарастването на масата става все по-трудно да се разпръсне. А една безкрайна маса не може да бъде преместена от никаква сила.
Природата обаче е направила много важно изключение от този закон за цял клас частици. Например за фотони. Те могат да се движат със скоростта на светлината. По-точно, те не могат да се движат с друга скорост. Немислимо е да си представим неподвижен фотон.
Когато е неподвижен, той няма маса. Освен това неутриното нямат маса на покой и също така са обречени на вечен необуздан полет в космоса с максималната възможна скорост в нашата Вселена, без да изпреварват светлината и да се справят с нея.
Не е ли вярно, че всяко едно от изброените от нас следствия на специалната теория на относителността е изненадващо, парадоксално! И всеки, разбира се, противоречи на "здравия разум"!
Но ето какво е интересно: не в конкретната си форма, а като широка философска позиция всички тези удивителни последствия са предсказани от основателите на диалектическия материализъм. Какво казват тези изводи? За връзките, които свързват енергия и маса, маса и скорост, скорост и време, скорост и дължина на движещ се обект...
Откритието на Айнщайн за взаимозависимостта, подобно на цимента (още:), свързването на арматура или основите, свързва заедно неща и явления, които преди са изглеждали независими едно от друго, и създава основата, върху която за първи път в историята на науката е възможно изграждането на хармонична сграда. Тази сграда е представяне на това как работи нашата вселена.
Но първо, поне няколко думи за общата теория на относителността, създадена също от Алберт Айнщайн.
Видимият компонент има маса 1,8 слънчеви, а невидимият му "партньор" според изчисленията трябва да бъде четири пъти по-масивен от видимия. Но от него няма следи: невъзможно е да се види най-удивителното творение на природата, "черната дупка".
Съветският учен професор К. П. Станюкович, както се казва, „на върха на писалката“, чрез чисто теоретични конструкции показа, че частиците на „замръзналата материя“ могат да бъдат много различни по размер.
- Възможни са нейни гигантски образувания, подобни на квазари, непрекъснато излъчващи толкова енергия, колкото излъчват всички 100 милиарда звезди на нашата Галактика.
- Възможни са много по-скромни групи, равни само на няколко слънчеви маси. И тези, и други обекти могат да възникнат сами от обикновена, а не "спяща" материя.
- И са възможни образувания от съвсем различен клас, съизмерими по маса с елементарните частици.
За да възникнат, е необходимо първо материята, която ги изгражда, да бъде подложена на гигантски натиск и да бъде закарана в пределите на сферата на Шварцшилд – сфера, в която времето за външен наблюдател спира напълно. И дори ако след това налягането дори бъде премахнато, частиците, за които времето е спряло, ще продължат да съществуват независимо от нашата Вселена.
планкеони
Планкеоните са много специален клас частици. Те притежават, според К. П. Станюкович, изключително интересно свойство: носят материята в себе си в непроменен вид, такава, каквато е била преди милиони и милиарди години. Поглеждайки вътре в планкеона, можем да видим материята такава, каквато е била по времето на раждането на нашата вселена. Според теоретични изчисления във Вселената има около 1080 планкеона, приблизително един планкеон в куб пространство със страна 10 сантиметра. Между другото, по същото време като Станюкович и (независимо от него, хипотезата за планкеоните е изложена от академик М.А. Марков. Само Марков им дава друго име - максимони.
Специалните свойства на планкеоните също могат да се използват за обяснение на понякога парадоксални трансформации на елементарни частици. Известно е, че когато две частици се сблъскат, никога не се образуват фрагменти, а възникват други елементарни частици. Това е наистина удивително: в обикновения свят, счупвайки ваза, никога няма да получим цели чаши или дори розетки. Но да предположим, че в дълбините на всяка елементарна частица има планкеон, един или няколко, а понякога и много планкеони.
В момента на сблъсък на частици, плътно завързаната "чанта" на планкеона се отваря леко, някои частици ще "попаднат" в нея и вместо да "изскочат" тези, които считаме за възникнали по време на сблъсъка. В същото време планкеонът, като усърден счетоводител, ще осигури всички "закони за запазване", приети в света на елементарните частици.
Е, какво общо има с това механизмът на всемирната гравитация?
„Отговорни“ за гравитацията, според хипотезата на К. П. Станюкович, са миниатюрни частици, така наречените гравитони, непрекъснато излъчвани от елементарни частици. Гравитоните са толкова по-малки от последните, колкото прашинка, танцуваща в слънчев лъч, е по-малка от земното кълбо.
Излъчването на гравитоните се подчинява на редица закономерности. По-специално, те са по-лесни за летене в този регион на космоса. Което съдържа по-малко гравитони. Това означава, че ако в космоса има две небесни тела, и двете ще излъчват гравитони предимно „навън“, в посоки, противоположни една на друга. Това създава импулс, който кара телата да се приближават едно към друго, да се привличат.
Напускайки своите елементарни частици, гравитоните отнасят със себе си част от масата. Колкото и да са малки, загубата на маса не може да не се забележи с времето. Но времето е невъобразимо огромно. Ще отнеме около 100 милиарда години, докато цялата материя във Вселената се превърне в гравитационно поле.
