Бегство от удивлений. книга для юных любителей физики с философским складом ума - Анфилов Г.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Поэтому камень, признающий эйнштейновскую физику, у поверхности Солнца должен падать с большим ускорением, чем камень-ньютонианец. Или пуля, пролетающая близко от Солнца, должна, по Эйнштейну, быстрее отклониться к центру светила, чем по Ньютону. Вот и подсказка экспериментатору: заберитесь на Солнце и измерьте ускорение свободного падения камня или отклонение пули.
На Солнце не заберешься. Нужен обходной маневр. Нужно поставить эксперимент с Солнцем, не дотрагиваясь до Солнца, находясь от него в полутора сотнях миллионов километров.
Такой эксперимент и был исполнен. Самый крупный по пространственному охвату физический опыт из всех, когда-либо ставившихся человеком. В этом отношении он поныне остается рекордным.
Вместо камней или пуль были использованы световые лучи, идущие к Земле от далеких звезд мимо Солнца. Ведь лучи тоже имеют массу (ибо они имеют энергию) и поэтому притягиваются Солнцем (по Ньютону)
248 или движутся по инерции вдоль геодезических линий, согнутых массой Солнца (по Эйнштейну). Колоссальная скорость, с какой мчится свет, ведет к тому, что отклонение лучей возле Солнца очень мало. Однако оно может быть заранее вычислено — как в теории Ньютона, так и в теории Эйнштейна. И затем измерено. И сопоставлено с обоими теоретическими предсказаниями.
Основное препятствие для наблюдения ближайших к солнечному диску звезд — ослепительное сияние светила. Избавиться от него можно, лишь загородив Солнце какой-либо заслонкой. Лучше всего Луной.
Таскать по небу Солнце и Луну не понадобилось — они сами встали на необходимые места. Очень просто: 25 мая 1919 года состоялось солнечное затмение, полная фаза которого прошла через Южную Америку и Африку.
И вот в Бразилию и на западное африканское побережье приехали две организованные Эддингтоном экспедиции. Во время затмения сфотографировали Солнце вместе с небесными окрестностями, усыпанными звездным узором. Его создали концы согнутых звездных лучей. Потом дождались, когда Солнце ушло из этого участка неба, и снова сделали фотоснимки — вышли изображения звезд, созданные прямыми, недефор-эдированными лучами. Во втором снимке звезды стояли тесно, в первом казались отодвинувшимися от Солнца, которое пожаловало в их компанию. Это значило: действительно, лучи пригнулись к светилу. Но на сколько, каков угол отклонения? Сравнение снимков позволило вычислить этот угол. Исследование было сделано неторопливо, с должной тщательностью.
Ожидали эйнштейновского отклонения — на 1,75 угловой секунды. Вдвое меньшее отклонение отвергло бы идеи Эйнштейна и подтвердило теорию тяготения Ньютона. А если бы отклонение вышло вдвое большим?
— Тогда,— шутил один из участников экспедиции,— Эддингтон сошел бы с ума.
Эддингтон остался в здравом рассудке. Судя по фотоснимкам, звезды сместились на 1,67 угловой секунды — очень близко к предсказанию общей теории относительности.
В описанном уникальном астрофизическом эксперименте луч света недвусмысленно заявил физикам:
249 — Я подчиняюсь Эйнштейну, а не Ньютону.
Это было триумфом новой физики. По всему миру прокатилась волна восторга ученых. И не только ученых. Торжество теоретического предсказания всколыхнуло широкие массы рядовых любителей науки. Тогда-то к сорокалетнему Эйнштейну и пришла шумная слава, не утихшая до конца его жизни.
Мернурий танцует вальс
У Ньютона был дальний взгляд, обзор природы с птичьего полета.
Эйнштейн вооружил физику умением исследовать небесные движения вблизи, в тонких подробностях, которые не могли попасть в поле зрения ньютоновской теории. Так случилось с отклонением света вблизи Солнца. Так вышло и с обращением вокруг Солнца самой близкой планеты — Меркурия.
По Ньютону, орбита Меркурия — эллипс. В небесной механике его досконально рассчитали, на столетия вперед и назад составили «расписание» прибытия планеты в различные его места. Через каждый меркурианский год Меркурий обязан возвращаться в точку, пройденную по эллипсу год тому назад.
И вот многолетние астрономические наблюдения опровергли это теоретическое расписание. На деле оно не исполнилось. Через год Меркурий не возвращался на старое место, а оказывался лишь рядом с ним. Разобравшись, астрономы поняли, что эллипс меркуриан-ской орбиты сам движется — очень медленно обращается вокруг Солнца. Строго говоря, Меркурий описывает не эллипс. Его путь похож на контур цветка ромашки, на своеобразную розетку.
За столетие эллипс орбиты Меркурия поворачивался на угол в 43 секунды — только и всего. Но эти злосчастные секунды с позиций старой механики были досадно непонятны. Они вносили неприятный диссонанс в гармонию строго согласных с ньютоновской теорией небесных движений. Откуда они взялись?
В теории Эйнштейна розетка меркурианской орбиты стала обязательна: так уж пролегает соответствующая геодезическая линия в мире, искривленном солнечной
250 массой. Это засвидетельствовали вычисления. Давняя загадка нашла объяснение.
Мало того. По Эйнштейну, подобные же розетки, только еще менее заметные, обязаны описывать и соседка Меркурия — Венера, и соседка Венеры — Земля. В орбите Венеры астрономы-наблюдатели пока не могут найти релятивистских особенностей. Но зато тщательнейшие астрономические исследования как будто подтвердили предсказание для нашей планеты. Путь Земли оказался чуть-чуть иным, чем назначил Ньютон. И, по-видимому, близким к тому, что указан общей теорией относительности. Так сам шар земной, не очень, правда, уверенно (потому что точных измерений еще не сделано), объявил ученым:
