Новая занимательная астрономия - Страница 53

Начало нашего века ознаменовалось фейерверком выдающихся физических открытий, затронувших основные представления об окружающем мире. С тех пор наши знания о строении материи неизмеримо возросли и углубились. Был обнаружен целый ряд неизвестных ранее явлений, открыты новые закономерности, решены многие сложные проблемы. Но вместе с тем возникли новые вопросы и новые трудности. Не исключено, что они приведут к новому существенному пересмотру самых основных, фундаментальных понятий современной физики — понятий частицы, поля, пространства и времени и т. п.

Могут измениться и наши привычные представления о соотношении макроскопических и микроскопических форм существования материи. Так ли в действительности велик разрыв между микро- и макромиром?

Экспериментаторы открывают все новые и все более тяжелые частицы, так называемые резонансы, с массами, значительно превосходящими массу нуклона. Есть ли предел этих масс? И не могут ли в ультрамалых пространственно-временных областях рождаться макроскопические объекты?

Разумеется, это может произойти лишь при очень высоких энергиях взаимодействий. Такие энергии на ускорителях пока еще не достигнуты. Не могут здесь помочь и наблюдения в традиционной «лаборатории» физиков — космических лучах. Дело в том, что космические частицы, путешествующие в нашей области Вселенной, неизбежно теряют часть своей энергии в результате взаимодействия с фотонами реликтового излучения, и потому энергия этих частиц автоматически «обрезается» на некотором уровне и никогда не может его превзойти.

Во всяком случае, изучение микроявлений уже сегодня приводит к проблемам космического порядка, а решение космологических вопросов все чаще наталкивается на основные проблемы физики элементарных частиц.

Вообще же астрономия, даже в еще большей степени, чем физика элементарных частиц, является сейчас областью самых удивительных открытий, которые требуют или могут потребовать наиболее глубокого и далеко идущего пересмотра наших представлений о природе.

Современные астрономия и физика то и дело преподносят нам самые неожиданные сюрпризы, открывают «диковинные» явления, ведут нас в глубь «все более и более странного мира».

И потому иногда полезно попытаться взглянуть с необычной, парадоксальной точки зрения и на некоторые «обычные» явления.

В ряде случаев это помогает внести большую ясность в ту или иную проблему, глубже разобраться в сущности происходящих процессов.

Одна из возможностей создания подобных парадоксальных ситуаций заключается в том, чтобы поставить вопрос: «Что было бы, если бы?..» Итак, небольшая серия мысленных экспериментов: что было бы, если бы…

Перегрузка и невесомость

Любое крупное достижение науки в конечном счете как-то изменяет жизнь каждого из нас. Так было с открытием электричества и электромагнитных волн, с изобретением летательных аппаратов тяжелее воздуха, с созданием полупроводников… Сейчас в жизнь человечества входят ракеты и космические корабли.

Можно не сомневаться, что пройдет еще несколько десятков лет и люди будут пользоваться для межконтинентальных сообщений ракетным транспортом с такими же спокойствием и невозмутимостью, с какими сейчас они поднимаются на борт пассажирского реактивного лайнера. Станут обыденными и космические сообщения между Землей и Луной. Люди будут жить и работать на космических станциях, появятся профессии космических сварщиков, монтажников и др.

Но, пожалуй, впервые, благодаря научно-техническим достижениям в освоении космоса, человек попадет в принципиально новые условия, где по-иному проявляются привычные физические закономерности. Что-либо подобное может произойти разве лишь при освоении морских глубин.

Разумеется, основные законы физики и, в частности, механики одинаковы и на Земле, и под водой, и в космосе. Но проявляются они по-разному в зависимости от условий. А условия эти на Земле и в космосе далеко не одинаковы. На нашей планете они характеризуются двумя главными обстоятельствами. Во-первых, отсутствуют заметные изменения скорости — ускорения в движении точек земной поверхности. А во-вторых, наша планета притягивает к себе все предметы и заставляет их оказывать давление на свои опоры.

Отсутствие ощутимых ускорений связано с особенностями движения Земли в мировом пространстве. Вместе с нашей планетой мы участвуем в двух основных ее движениях: суточном вращении вокруг собственной оси и годовом обращении вокруг Солнца. И хотя мы мчимся вместе с Землей вокруг Солнца со скоростью 30 км/с, а вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики с чудовищной скоростью около 230 км/с, мы этого не ощущаем, так как организм человека совершенно нечувствителен к скорости равномерного движения.

Впрочем, согласно одному из фундаментальных положений механики, вообще никакими внутренними физическими экспериментами и измерениями невозможно обнаружить равномерное и прямолинейное движение.

Ну, а если некоторая система, например, космическая ракета, будет двигаться с ускорением под действием двигателей или испытывая сопротивление среды? При таком движении возникает перегрузка, т. е. увеличение давления на опору. Наоборот, если движение происходит с выключенными двигателями в пустоте, давление на опору исчезает, наступает состояние невесомости.

В условиях Земли давление на опору связано с действием силы тяготения. Но некоторые думают, что сила давления на опору — это и есть та сила, с которой тело притягивается Землей. Если бы дело обстояло так, то, например, в космическом корабле, движущемся к Луне, невесомости не было бы, так как в любой точке орбиты на корабль действовала бы сила земного притяжения. Да и вообще в космосе вряд ли возможно найти такое место, где равнодействующая сил тяготения была бы равна нулю.