Этюды о Вселенной - [5]
Появившаяся на свет для спасения теории относительности от указанного да и от других противоречий формула E = mc>2 получила блестящее подтверждение, когда было открыто деление урана U235, при котором одна тысячная часть полной массы исчезает, чтобы вновь целиком обнаружиться в виде атомной энергии. Даже в обычных химических реакциях соблюдается соотношение E = mc>2, но количества вещества, появляющиеся или исчезающие во время реакции, меньше одной десятимиллиардной части всей массы, и обнаружить их невозможно даже с помощью очень точных весов.
Важно подчеркнуть, что в специальной теории относительности рассматривается равномерное движение, т.е. движение с постоянной скоростью, при котором не изменяется направление движения. Если движение происходит с ускорением, обусловленным внешними силами, например гравитационным притяжением, то специальную теорию относительности уже нельзя применять. Упомянутый выше парадокс близнецов, к рассмотрению которого мы ниже вернемся, возник именно из-за попытки использовать специальную теорию относительности применительно к двум системам, одна из которых движется ускоренно относительно другой.
Принцип эквивалентности
В общей теории относительности законы физики выражаются одинаково в любой системе отсчета; в ней, следовательно, рассматриваются также тела, движущиеся ускоренно относительно друг друга. Эйнштейн исходил из хорошо известного эмпирического факта – из результатов знаменитого (хотя, может быть, никогда и не проведенного) эксперимента Галилея, в котором два тяжелых тела с разными массами, сброшенные с Пизанской башни, достигали земли одновременно. Существуют два способа определения массы тела. Первый способ (инерциальный) заключается в измерении ускорения, сообщаемого телу известной силой; при втором (гравитационном) измеряется притяжение тела к какой-нибудь близко расположенной массе (если в качестве такой массы служит Земля, то измеряется, следовательно, вес тела). Уже Ньютон находил весьма странным, что оба способа определения массы дают одинаковые результаты в пределах ошибок эксперимента; что так и должно быть, по существу, следует из опыта Галилея. Эйнштейн возвел этот таинственный эмпирический факт в ранг конструктивного принципа – принципа эквивалентности.
Известность получил его мысленный эксперимент (Gedanken experiment), в котором ученый рассматривает лабораторию, помещенную в закрытой кабине лифта, в двух совершенно различных ситуациях. в первом случае кабина лифта подвешена неподвижно в гравитационном поле Земли, и наблюдатель, присутствующий в ней, видит, что предметы падают с привычным ускорением свободного падения. Во втором случае кабина лифта находится в космосе, далеко от каких-либо масс, но при этом ракетный двигатель сообщает ей ускорение, в точности равное ускорению свободного падения, и наблюдатель этого не ощущает. Эйнштейн привлек внимание к тому, что если справедлив принцип эквивалентности, то совершенно невозможно отличить падение тел под действием силы тяжести от падения под действием инерции. Таким образом, гравитация и инерция в некотором смысле приводят к одинаковым эффектам.
Кривизна пространства
Взяв за отправную точку принцип эквивалентности и пройдя сквозь головокружительную серию мысленных экстраполяций, ведомый безошибочным эстетическим чутьем, Эйнштейн пришел к понятию кривизны пространства. Чтобы как-то осознать связь гравитации с кривизной, представим себе стол с резиновой поверхностью вместо привычной твердой. Бильярдный шар, положенный на этот стол, образует углубление. Материальное тело вызывает деформацию такого же рода в окружающем пространстве. Если положить на стол два шара, то каждый из них стремится попасть в углубление, образованное другим. Возникающая в этом случае сила «притяжения» полностью аналогична силе гравитации. Все же деформация пространства, вызванная даже таким гигантским телом, как Солнце, едва заметна. Кроме объяснения гравитации теория Эйнштейна предсказывает различные тонкие эффекты, а также объясняет аномалию в движении планеты Меркурий, в свое время заставившую исследователей придумать новую планету – Вулкан, которую, однако, никто не наблюдал.
Что еще более важно, теория относительности предсказывает точно такое же поведение света в гравитационном поле, как и поведение тел под действием силы тяжести. Это предсказание, подтвержденное в 1919 г. во время солнечного затмения, сделало Эйнштейна известным и широкой публике. Итак, направленные вверх световые волны, так же, как и камень, брошенный вверх, должны терять энергию движения. в то же время свет по самой своей природе вынужден, как всегда, распространяться со скоростью 300000 км/с и не может замедляться. Свет, оказывается, теряет энергию, уменьшая свою частоту и увеличивая тем самым длину волны. в результате такого эффекта цвета радуги совсем незаметно смещены в сторону красного. Даже длина волны радиосигнала, направленного в космическое пространство с Земли, увеличится на одну миллиардную часть. Поэтому внешнему наблюдателю будет казаться, что токи в антенне, излучающей радиоволны, колеблются медленнее, чем на самом деле, хотя и очень ненамного, т.е. что на поверхности Земли время течет медленнее, чем во внешнем пространстве. Разница составляет всего лишь около одной секунды в пятьдесят лет, но современные атомные часы способны заметить ее. в Электротехническом институте им. Галилео Феррариса в Турине первый такой эксперимент позволил измерить эту величину для разности высот между Плато Роза и Турином. Потеря во времени хоть и мала, но приводит к серьезным техническим последствиям, и современная навигационная сеть, использующая спутники связи, должна учитывать этот эффект. на поверхности Солнца эффект замедления времени в тысячу раз больше, а на нейтронных звездах, плотность вещества которых такова, что масса, равная массе Солнца, занимает область с размерами, сравнимыми с размерами города, указанный эффект достигает 10%. в черной дыре, наконец, мы доходим до 100%, и, следовательно, на поверхности черной дыры течение времени вовсе прекращается. Гравитационное поле здесь настолько сильно, что не выпускает свет наружу. Список парадоксальных явлений можно было бы продолжить.
![Марсианский проект С. П. Королёва](/storage/book-covers/14/14be9556ceffa900082d1cf9c07afc99f9f27b45.jpg)
Книга В. Бугрова, издаваемая Фондом содействия авиации «Русские Витязи», посвящена одному из самых грандиозных замыслов С. П. Королева — пилотируемой экспедиции на Марс. Будучи непосредственным участником описываемых событий, автор впервые приводит факты и документы, свидетельствующие о реальных работах по практической реализации этого проекта в период 1960–1974 гг., знакомит читателя с черновиками уничтоженного в 1974 г. проекта из своей «совсекретной» рабочей тетради, а также рассматривает в контексте главного творческого замысла Королева все работы, задуманные Сергеем Павловичем и проводившиеся при нем и после него в указанный период, что позволит читателю по-новому взглянуть на творческий облик Королева и на некоторые периоды истории отечественной космонавтики. Выводы, к которым приходит В. Е. Бугров, представляют особый интерес, поскольку это не результат исследований журналиста или историка и не интервью с очевидцем, а итог комплексной оценки сорокалетнего периода отечественной космонавтики, сделанной профессионалом в области создания пилотируемых ракетно-космических комплексов. Книга рассчитана на широкий круг читателей.
![С думой о Земле](/storage/book-covers/bd/bdf31dc936951a9ca97697bf4b4bd5d97ae7511c.jpg)
Дело, начатое Сергеем Павловичем Королевым и Юрием Алексеевичем Гагариным, их соратниками, живет и ширится. Эта мысль красной нитью проходит через страницы этой книги. Она содержит три раздела, которые объединяет общий замысел — показ советской космонавтики с позиций того участка, где довелось трудиться авторам. Это размышления о жизни и работе в космосе, повествование о технике обеспечения космических полетов, об экспериментах в космосе, о взаимосвязи космонавтики с различными областями деятельности людей, об истории и месте космонавтики в нашей земной жизни. Книга рассчитана на широкий круг читателей.
![Боги с небес](/storage/book-covers/8d/8d1d62bfac0aba6fbef77ad0a69f43e38c1aa2fe.jpg)
Книга известного американского астронома Эдвина Краппа отличается от подобных изданий тем, что он открывает перед читателем не загадочный мир сложной астрологической науки, пестрящей «оковами цифр и знаков», а чудо «живой астрономии», наполненной образами древней мифологии, чудесами небесного покровительства человечеству. Расшифровкой космических посланий людям занимались специальные «связные», которые у каждого народа и в каждую эпоху назывались по-своему: волхвы, звездочеты, шаманы, астрологи, гадатели, придворные астрономы. Эдвин Крапп раскрывает перед нами связь между временами и поколениями, материками и народностями, земным и небесным. Последние исследования в области истории астрономии и археологии, подкрепленные мифологическими ассоциациями, позволяют под иным углом взглянуть на культурологическое наследие нашей цивилизации, а также на ее прошлое, настоящее и будущее. [Адаптировано для AlReader].
![Серебристые облака и их наблюдение](/storage/book-covers/9a/9a3104de81bfa2cf7351964fe19a1270ffb07da6.jpg)
В книге рассказывается о самых высоких облаках земной атмосферы — серебристых, или мезосферных облаках. В первой главе рассказано об условиях видимости, структуре, оптических свойствах, природе и происхождении серебристых облаков, об исследованиях их из космоса. Во второй главе даны указания к наблюдениям серебристых облаков средствами любителя астрономии.
![Правда о программе Apollo](/storage/book-covers/1e/1e9d30be636b2011438806c3ea914fcaa6edbff7.jpg)
Сколько людей отпечатали свои следы в пыли лунных долин?Задайте этот вопрос своим знакомым, и вы услышите ответ: двое... четверо... A их было 12! А летало вокруг Луны 24! Ваши знакомые ошибаются потому, что это во многом политическое, но все-таки героическое, принципиальное в истории земной цивилизации событие всячески замалчивалось советскими идеологами. И по сей день в нашей стране не издано ни одной книги, рассказывающей об американской лунной программе «Аполлон».Известный журналист и писатель Ярослав Голованов написал историю «Аполлонов» еще в конце 70-х годов, но ни одно издательство не решилось выпустить ее.