Ник. Горькавый - Небесные механики

– Эддингтон в физике был настоящий поэт. В своей книге «Пространство, время и тяготение» он написал следующие задумчивые и остроумные строки: «Мы нашли странный отпечаток ноги на берегу Неизвестного. Мы создали, одну за другой, много глубоких теорий для того, чтобы объяснить его происхождение. В конце концов нам удалось реконструировать то существо, которому принадлежит этот след. И оказалось, что это мы сами».

– Я тоже хочу оставить свой след на берегу Неизвестного! – сказала решительно Галатея.

Невидимый собеседник подумал, что Эддингтон имел в виду нечто другое, но не стал спорить с мечтой девочки. Детские мечты наивны, но обладают огромной силой.

Световое давление– давление света, падающего на поверхность тела. Идея светового давления была высказана Кеплером для объяснения поведения кометных хвостов. Максвелл теоретически обосновал давление света в рамках своей электродинамики, а российский физик Петр Николаевич Лебедев (1866–1912) в 1899 году экспериментально открыл давление света, измерив его с помощью крутильных весов.

Джеймс Максвелл(1831–1879) – великий британский физик и математик. Заложил основы современной электродинамики (уравнения Максвелла) и кинетической теории газов (распределение Максвелла).

Джеймс Джинс(1877–1946) – британский физик и астроном. Открыл один из законов излучения (закон Релея – Джинса) и нестабильность гравитирующей среды (неустойчивость Джинса). Посвящён в рыцари в 1928 году.

Титаны– в древнегреческой мифологии боги второго поколения, дети Урана (бога неба) и Геи (богини земли).

Пацифизм– учение, осуждающее любые войны и насилие.

Мировые физические константы – к ним относятся, например, следующие:

Скорость света в вакууме– физическая константа, равная 299 792 458 м/сек.

Постоянная Планка– основная константа квантовой теории. Впервые введена выдающимся немецким физиком, основателем квантовой теории Максом Планком (1858–1947) в 1900 году.

Гравитационная постоянная– физическая константа, используемая в уравнениях гравитации Ньютона и Эйнштейна. Характеризует силу гравитационного притяжения между телами.

Космологическая постоянная– постоянная, введённая Эйнштейном, которая, как сейчас считается, определяет скорость расширения Вселенной.

Заряд электрона. Электрон – одна из самых распространённых стабильных элементарных частиц, играющая важную роль в структуре атомов, в химии, в явлении электрического тока и т. д. Масса и заряд электрона – физические константы, от которых зависят многие феномены нашего мира. Заряд электрона служит единицей измерения электрического заряда других элементарных частиц и ионизированных атомов.

Сказка о метеорологе Фридмане, выигравшем спор с великим Эйнштейном

– Я устал от этого кошмара… – пробормотал Александр, зябко кутаясь в громоздкий тулуп и поднимая голову.

Небосвод был переполнен яркими летними звёздами, а на востоке разгоралось зарево – наступал новый жаркий день. Часть неба над головой была загорожена огромным серым шаром. Аэростат медленно плыл между сияющими звёздами и цветущей землей, и в его гондоле было очень холодно.

– Как бы я хотел заниматься звёздами и Вселенной и никогда больше не смотреть вниз, на землю! – шепнул сам себе Александр Фридман, но он не услышал себя – потому что всё утонуло в страшном грохоте.

Над зелёными рощами и полями с созревающей пшеницей поплыли клубы дыма: началась артподготовка к наступлению, и огонь артиллерии нужно было корректировать. Александр глубоко вздохнул, поднёс к глазам бинокль и посмотрел вниз…

– Почему люди настолько глупы, что готовы воевать друг с другом? – удивилась Галатея.

Сегодня сказку детям читала Дзинтара. Она сама любила эту историю, потому что гордилась её героем.

– В начале двадцатого века мир был охвачен ужасной войной, кровавой и бессмысленной. Это было настоящее бедствие, умноженное эпидемиями, голодом и разрухой.

Но именно в это время человеческая мысль особенно рвалась в космос, в звёздные глубины Вселенной – туда, где не было войн и смерти.

Именно тогда Эйнштейн создал величайшую теорию пространства и времени – общую теорию относительности.

Ньютон сумел понять – КАК Земля притягивает к себе Луну и другие тела. Эйнштейн объяснил – ПОЧЕМУ Земля обладает этим удивительным свойством, доказав что гравитационное притяжение – это проявление искривлённого пространства.

Теория гравитации Эйнштейна сумела объяснить аномальную прецессию Меркурия, а также обещала решить проблему строения Вселенной.

Мыслители разных веков предлагали свои космологические модели: мироздание взгромождали и на спины черепах и слонов, и в хрустальную сферу его заковывали. Но ничего не получалось: слоны и черепахи разбегались, хрустальные небеса лопались.

– Никто же черепах не кормил! – развеселилась Галатея. – Вот они и расползлись!

– Но сейчас у Эйнштейна были его замечательные уравнения, которые описывали Вселенную, а значит – все шансы на успех. Он, как и астрономы его времени, верил в вечную и неподвижную Вселенную и приступил к созданию математической модели такого прекрасного стабильного мира.

Но он быстро понял, что у него ничего не получается. Неудачу Эйнштейна легко поймёт любой мальчишка, который любит бросать камни в воду. Ведь когда запускаешь камень в небо, то он может находиться только в двух состояниях – или лететь вверх, или падать вниз. Зависнуть неподвижно над водой ни один камень не может.

– Абсолютно верно! – авторитетно заявил Андрей.

– А именно этого ожидал Эйнштейн от модели неподвижной Вселенной.

– Зря! – хмыкнул Андрей.

– Тогда учёный решил, что ему нужна подпорка для падающих камней – вернее, для Вселенной. Такой опорой, обеспечивающей неподвижность мира, может служить какая-нибудь отталкивающаясила, которая противодействовала бы гравитационному притяжению и обеспечила бы Вселенной необходимый покой.

Эйнштейн ввел такую антигравитационную силу в свои уравнения, отчего в уравнениях появилась новая «космологическая постоянная», а Вселенная стала круглой и конечной по размеру.

Когда шар Вселенной замер в неподвижности, то Эйнштейн обрадовался и вытер трудовой пот со лба. Всё-таки далеко не каждый день получаешь модель целого мира, да ещё такую красивую: неподвижную и без черепах со слонами.

– Вселенная не в зоопарке – это уже хорошо! – одобрила Галатея.

– Отдохнув, довольный Эйнштейн опубликовал работу по космологии Вселенной в своём любимом физическом журнале.

Но через некоторое время почтальон принёс ему журнал со статьей русского математика и метеоролога Александра Фридмана. Он утверждал, что эйнштейновская модель Вселенной нестабильна – как карандаш, стоящий на острие. Да, все силы, действующие на него, уравновешены, но стоит только отпустить руку, удерживающую карандаш, как он упадёт. Так и мир Эйнштейна не может находиться в равновесии – он должен или сжиматься, или расширяться, или пульсировать. Наблюдения Слайфера уже доказали, что галактики – разбегаются. Значит, Вселенная расширяется и не вечна, а имеет вполне определённый возраст: время, прошедшее с начала расширения. Фридман оценил возраст Вселенной в десять миллиардов лет.

Космолог Эйнштейн расстроился, прочитав статью метеоролога Фридмана, – всё-таки не каждый день твою любимую модель мира хотят разрушить. Но самым могучим оружием теоретиков является математика – и Эйнштейн, вооружившись ею, стал искать ошибку в расчётах русского учёного.

И он её нашёл!

В следующем же номере физического журнала Эйнштейн опубликовал заметку, где заявил, что результат Фридмана кажется ему подозрительным и основанным на ошибке.

Фридман прочитал ответ Эйнштейна, тоже расстроился (а кому понравится, что его ловят на ошибке?!) и тоже достал своё главное оружие – ручку и листок бумаги (голова у теоретика и так всё время с собой) – и стал искать ошибку в расчётах Эйнштейна.

И он её нашёл!

– Если они оба нашли ошибку в расчётах друг друга, то кто из них оказался прав? – обеспокоилась Галатея.

– А вот сейчас узнаешь. Фридман был очень хорошим математиком – первую свою научную статью в престижных немецких «Математических анналах» он опубликовал сразу после школы. Когда он в 1910 году закончил математическое отделение Петербургского университета, то был оставлен на кафедре математики для подготовки к профессорскому званию. Фридман был прикладным математиком – он активно «прикладывал» свои математические знания к метеорологии, атмосферным течениям и турбулентности. Он летал на дирижаблях и воздушных шарах, а во время войны – участвовал в боевых вылетах русской авиации. После революции Фридман работал в Главной геофизической обсерватории и был редактором «Журнала геофизики и метеорологии».