Текст книги "Гипотезы и заблуждения, о которых должен знать современный человек"

Автор книги: Елена Трибис

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 25 страниц)

Вечный двигатель

Идея создания механизма с замкнутым энергетическим циклом, способного производить полезную работу вечно, будучи лишь однажды приведенным в движение, будоражила умы людей с самых отдаленных эпох. Нужно отметить, что и в настоящее время даже среди серьезных ученых находятся те, кто абсолютно уверен, что перпетуум-мобиле – это не утопия, а вполне достижимая цель.

Что же движет этими искателями? Ведь еще в 1775 г. Парижская академия наук приняла решение даже не рассматривать поступающие проекты вечного двигателя, поскольку ученые считали саму идею изначально утопичной. Все мы помним простое школьное доказательство невозможности создания вечного двигателя, однако люди продолжают искать, находя в процессе поиска решения этой проблемы новые истины, открывая неведомые законы природы.

Что же будет значить для современного человечества изобретение перпетуум-мобиле? Во-первых, это, конечно, переворот всех существующих ныне физических теорий и создание новой, имеющей идеальный КПД экономической основы развития человеческой цивилизации, навсегда решив проблему нехватки природного сырья для обеспечения энергетических нужд населения планеты. А сколько перспектив открылось бы в сфере освоения космического пространства! Одним словом, перпетуум-мобиле – это голубая мечта изобретателя, имеющая грандиозное практическое значение для всего человечества. В данном разделе мы попытаемся рассмотреть объективно проблему вечного двигателя.

Что же подразумевается под красиво звучащим словом «перпетуум-мобиле»? С позиции физической науки это машина, работающая без потерь и преобразовывающая всю переданную ей в качестве пусковой энергию в полезную работу или другой вид необходимой для каких-либо нужд энергии. Физический вечный двигатель основан на использовании физического явления, например закона Архимеда, силы тяжести, капиллярного натяжения жидкостей и пр. От физического перпетуум-мобиле отличают естественный вечный двигатель, работа которого поддерживается циклически повторяющимися природными явлениями или механикой небесных тел.

Первые упоминания о вечном движении, способном воспроизводиться неким механизмом, относятся к XII в. Идея зародилась в Индии. Поэт, математик и астроном Бхаскара в своем стихотворении приводит описание колеса на оси, по ободу которого косо крепились узкие сосуды, наполовину заполненные ртутью. Колесо на оси, закрепленное на двух неподвижных опорах, было способно непрерывно вращаться.

Вечный двигатель в представлении индийского поэта, математика и астронома Бхаскара

Неслучаен выбор именно круга в качестве модели вечного движения. Древнеиндийская мифология считала колесо символом божественного начала, регулярно повторяющихся событий, составляющих основу жизни каждого человека, да и просто передавало очертания основных небесных светил – Солнца и Луны. Таким образом, колесо было принято в качестве символа движения. Нужно отметить, что многие религиозные и философские атрибуты древних перенимались как эталоны для создания деталей механизмов, и это нельзя считать слепым следованием религиозной догме, поскольку мудрость и глубокий смысл высказываний, запечатленные в священных книгах древнего Востока, начинают только-только приоткрываться «смертным» европейцам.

Конечно, для человека начала второго тысячелетия движения небесных светил не могли не стать непреложной истиной, божественным образцом вечного движения. И христианские философы искали формы вечного движения. Так, Августин Блаженный описал как модель перпетуум-мобиле вечную лампу, которая никогда не заправлялась, и тем не менее ее яркое пламя невозможно было загасить.

Интересно то, что эта лампа действительно существовала в храме Венеры. Описаны и другие загадочные перпетуум-мобиле, например светильник на могиле дочери Цицерона Туллии, не гаснувший 1,5 тыс. лет. Что же это? Человеческий гений, не искавший славы и признания, или непостижимое людским разумом вмешательство высших сил?

Итак, первое письменное свидетельство о перпетуум-мобиле относится к XII в. Но неужели античные мыслители, предвосхищавшие огромное количество открытий на тысячи лет вперед, не постигли саму идею вечного двигателя? Конечно, в это трудно поверить, и при внимательном изучении трудов и изобретений древних греков находятся убедительные свидетельства того, что и здесь античные искатели оставили след.

Во-первых, идея цикличности и кругового движения основных природных процессов развивалась и в античные времена. Однако исследования условий, необходимых для поддержания круговых движений, привели древних греков к выводу, исключающему всякую возможность реального воспроизведения в условиях Земли вечного движения, поскольку любое тело при этом ускорялось бы центростремительно, неизбежно останавливаясь через определенный промежуток времени. Остановившись на этом этапе в деле поиска вечного двигателя, древние греки все же изучили и открыли миру простые механизмы, которые в последующем и будут основными деталями перпетуум-мобиле: рычаг, клин, блок, зубчатое колесо и др.

Средневековая Европа познакомилась с идеей вечного двигателя в начале XIII в. в связи с развитием торговых и политических отношений со странами Востока. Французский архитектор В. д’Оннекур предложил свою модель перпетуум-мобиле, напоминавшую машину Бхаскара и арабских изобретателей, с той лишь разницей, что вместо сосудов по окружности вращающегося колеса были размещены 7 молоточков.

Некоторые изобретатели пытались использовать действие магнитных сил для создания вечного двигателя. В то время данных о природе и источнике магнетизма было ничтожно мало, поэтому предложить основательную и выверенную модель магнетического перпетуум-мобиле не удалось.

Первая европейская модель перпетуум-мобиле В. д’Оннекура

Выдающимся исследователем эпохи Возрождения считают Леонардо да Винчи. Гениальный изобретатель и инженер изобрел и сконструировал множество механизмов, имеющих непосредственное практическое значение. Именно с позиции практического применения он и занимался проблемой создания вечного двигателя. В основе его решений лежали проекты водяных колес и мельниц – гидравлического перпетуум-мобиле, использовавшего воду в качестве рабочего тела. Интересна и другая модель вечного двигателя – с лабиринтом, заполненным металлическими шарами, в качестве центрального устройства; движения этих шаров должны были вызывать изменения центра тяжести двигателя, приводя его в движение.

Самыми «наполненными» идеями о вечном двигателе и богатыми на самые разнообразные модели были, пожалуй, XVII–XVIII вв. Это было время наплыва шарлатанов, с завидным постоянством возвещавших об открытии наконец-то перпетуум-мобиле для привлечения к себе внимания. Однако были и серьезные изобретения, оказавшие существенное влияние на развитие механики.

Одним из таких устройств были «вечные» часы, сконструированные К. Маркграфом. В часах Маркграфа имелась специальная винтовая канавка, огражденная двумя проволоками, по которой скатывался за строго фиксированное время шарик. Когда шарик проходил весь «проволочный путь», срабатывал механизм, запускающий новый шарик, синхронно с шариками работал счетчик, показания которого отражались на циферблате. Однако описания механизма, поднимавшего шарики снизу на верхний уровень винтовой канавки, не сохранилось.

Все модели, предлагавшиеся в те века, можно разделить на две основные группы: механические и гидравлические двигатели. При моделировании механических вечных двигателей очень часто использовался вышеописанный прием с замкнутым движением неуравновешенных шаров, которые поставлялись наверх с помощью различных устройств, в т. ч. архимедова винта, ленты с черпаками, шарнирно-сочлененных рычагов и т. д.

Таким образом, в основе механических вечных двигателей лежал принцип гравитации. Механизмы, использовавшиеся при этом, были чрезвычайно разнообразны: рычаги, ремни, противовесы и зубчатые передачи сочетались самым различным образом. Единственным человеком, принципиально отличавшимся от прочих искателей перпетуум-мобиле, был Джеймс Форгюсон, соорудивший собственную модель, для того чтобы раз и навсегда опровергнуть сам принцип построения вечного двигателя.

Пример модели механического перпетуум-мобиле, в котором подъем шаров осуществлялся с помощью ленты с черпаками

Модель этого изобретателя состояла из звездообразно расположенных рычагов и набора грузов, передвигавшихся перпендикулярно своему рычагу и по касательной к оси вращения колеса в специальных каретках. Невозможность совершить движение этой машиной, должна была подчеркнуть бессмысленность исканий его коллег. Время показало, что опыт Форгюсона не стал причиной прекращения дальнейших поисков.

В гидравлических машинах ведущим было водяное колесо с лопатками, приводимыми в движение рабочим телом – водой. В настоящее время огромное количество устройств использует водяное колесо, значит, отсутствие вечного двигателя не стало трагедией для изобретателя этого устройства, поскольку само по себе водяное колесо нашло бесконечное количество практических применений в деятельности человека.

Одной из интересных моделей гидравлического вечного двигателя является устройство, совмещающее в себе гидро– и пневмоэлементы. Его строение можно представить следующим образом: в бак с жидкостью помещается ротор с 6 трубчатыми рычагами, заканчивающимися полыми пузырями. Сам ротор вращается на валу с полым стержнем в центре. При движении ротора воздух из вала попадает в рычаги, заставляя их вращаться, избыточное же давление создается мехом, расположенным под баком. Для регулирования выхода и задержки воздуха на полых пузырях и рычагах сконструированы специальные кулачки.

Пример модели гидравлического вечного двигателя

С развитием науки, открытием и исследованием свойств магнетизма новые открытия сразу же стали использоваться в качестве основы «запускания» вечного двигателя. Примером одной из относительно недавно предложенных моделей магнитного вечного двигателя является механизм, состоящий из ступенчато расположенных магнитов, приводящих в движение по наклонному лотку стальные шарики. Достигнув вершины лотка, шарики попадали по специальному желобку на рабочее колесо, приводя его в движение.

Итак, за почти тысячелетнюю историю поиска вечного двигателя и предложений бесчисленного множества моделей желанной машины так и не удалось построить реальный механизм. Постепенно научный мир пришел к пониманию недостающего звена, способного объяснить бесплодность всяких попыток в этом направлении. Безусловно, самым значимым открытием того времени было открытие закона сохранения и превращения энергии, впервые сформулированного немецким естествоиспытателем Юлиусом Робертом Майером. Понимание того, что энергия замкнутой системы не изменяется, а лишь переходит из одной формы в другую, является классическим опровержением того, что первоначальная порция энергии, сообщенной вечному двигателю, станет источником производства бесконечного количества энергии.

Экспериментально подтвердить правомерность закона постоянства энергии удалось по мере открытий в термодинамике, обнаружения механического эквивалента тепла. Было экспериментально и теперь уже теоретически подтверждено то, что без внешнего источника энергии любая машина работать не сможет. Правомерность этого закона доказывает в принципе вся наша жизнь, но вместе с этим попытки нахождения вечного двигателя продолжаются.

Что же поддерживает оптимизм современных искателей перпетуум-мобиле? Дело в том, что закон сохранения постоянства энергии в замкнутой системе не опровергает тот факт, что энергия может без потерь переходить из одной формы в другую. Впервые модель подобного идеального преобразователя описал немецкий физик Вильгельм Оствальд, назвав свою машину перпетуум-мобиле Н-го типа. Его исследования подняли новую волну интереса к проблеме вечного двигателя, однако все поиски оказались также тщетны, поскольку без потерь обеспечить преобразование одного вида энергии в другой и обратно в реальности не удавалось.

Все модели, предлагаемые изобретателями, объединяла статичность. С появлением первой паровой железной дороги в 1825 г. поиск вечного двигателя переключился на самоходные машины. Одной из идей этого направления была самокатная подземная железная дорога, предложенная отечественным инженером А. А. Родных. Суть его модели заключается в том, что в туннеле, вырытом с наклоном, под действием сил гравитации будет двигаться поезд без локомотива по принципу маятниковой системы, стремясь все время к нижнему краю. Однако в реальности этот «маятник» неизбежно уравновешивается весом вагона, направленным параллельно колее рельс.

Самокатная подземная железная дорога

Справедливости ради следует отметить, что существуют области, где мечты об изобретении перпетуум-мобиле, возможно, в будущем превратятся в реалии (однако оговоримся, что это не утверждение, а всего лишь смелое предположение). Прежде всего это относится к радиотехнике. Хотя в этой области до недавнего времени вообще не существовало никаких традиций создания вечных двигателей, уже первый проект выглядит достаточно занимательно, если не сказать – убедительно.

Для тех, кто хотя бы немного знаком с радиотехникой, объяснять, что такое колебательный контур, не нужно. В самых простых приборах он состоит из конденсатора и индукционной катушки. Собственная частота элементов контура определяется величинами их индуктивности и емкости. Известно также, что при возбуждении контура колебания с частотой, которая равна его собственной, возникает явление резонанса. Часть энергии резонирующего контура авторы проекта и предлагают использовать для стабилизации частоты и амплитуды колебаний, в результате чего необходимость во внешних источниках энергии исчезает.

Еще большие возможности в создании перпетуум-мобиле открываются в области изучения и использования сверхпроводимости. Еще в 1911 г. (этот год считается годом открытия сверхпроводимости) голландский физик Камерлинг-Оннес, измеряя омическое сопротивление различных металлов, заметил, что при температуре проводников, близкой к -273° С, их сопротивляемость падает практически до нуля. Например, если электрическую цепь, изготовленную из свинца, отключить от источника питания, но при этом постоянно поддерживать ее температуру около -270° С, ток в цепи продолжает протекать в течение 90–96 ч. Правда, следует отметить, что свойством сверхпроводимости обладают не все металлы и сплавы, но достаточно большое их количество (24 металла и более 1000 сплавов). Причем сверхпроводимость при снижении температуры до значения, близкого к абсолютному нулю, характерна для тех материалов, которые в нормальных условиях являются относительно плохими проводниками (например, олово, цинк, уже названный свинец). Те же металлы, которые считаются наилучшими проводниками (серебро, золото и др.), при снижении температуры либо не изменяют свои токопроводящие показатели, либо ухудшают их и в состояние сверхпроводимости не переходят.

Из сказанного понятно, что сверхпровдящие контуры будут идеальным (вечным) источником энергии. Однако на пути изобретателей перпетуум-мобиле в области использования сверхпроводимости возникли серьезные проблемы. Во-первых, затраты энергии, необходимой для поддержания сверхнизких температур проводников, почти приравниваются к количеству получаемой таким способом энергии. Решение этой проблемы видится в поиске веществ, которые обладали бы сверхпроводимостью при обычных температурах.

И во-вторых, оказалось, что сверхпроводник способен переходить в свое обычное состояние не только в результате увеличения температуры, но даже самое слабое магнитное поле может в значительной степени ухудшить его проводимость. В решении этой проблемы уже сделаны определенные шаги и получены обнадеживающие результаты: в рамках научно-исследовательских разработок американской фирмой «Бел телефон» было получено соединение олова с ниобием, которое не теряет своих сверхпроводящих характеристик даже в сильных магнитных полях. А это уже вселяет кое-какую надежду на возможность создания перпетуум-мобиле в необозримом будущем.

Пока же проекты электрических, химических, электромеханических и других вечных двигателей ежегодно десятками приносятся на суд управлений по делам изобретений всех стран мира, оцениваются и вновь отвергаются, входя в противоречие с элементарными законами физики. Следовательно, перпетуум-мобиле с позиций законов, определяющих жизнь в текущий период времени, является заблуждением.

Время для всех идет одинаково

На протяжении тысячелетий человечество жило представлением о непреложности времени. Было даже нелепо предполагать, что время может ускоряться и замедляться. Интересно, что с точки зрения физики понятие времени даже не с чем сравнить, это как бы самостоятельно и изначально существующая константа, не имеющая аналогов. Ведь времени действительно нельзя дать определение. Все знания человечества построены на принципе сравнения с уже известным. А что было до времени?

Вплоть до XX в. вся система физического и математического знания отправной точкой считала трехмерность этого пространства, в котором время являлось постоянной и абсолютной величиной. Попробуем проследить ход изменения научного мировоззрения, приведшего постепенно к революционному повороту в осмыслении пространства и времени. Еще великий Аристотель заложил основы научного исследования, пытаясь объяснить законы, управляющие этим миром. Система мироздания, по Аристотелю, была сконцентрирована вокруг Земли, являвшейся неподвижной, все остальные планеты, видимые на звездном небе, двигались вокруг нее по окружности, следовательно, Вселенная представляла собой замкнутую сферу.

Именно Аристотелем был сформулирован первый закон свободного падения тел на Землю, в котором утверждалось, что «в безвоздушном пространстве все тела падают бесконечно быстро», скорость же падения пропорциональна весу тела. Эта система просуществовала почти две тысячи лет практически без изменений, хотя в отдельные периоды исследователи замечали «слабые» места «Метафизики» Аристотеля. Первую обоснованную попытку изменить взгляд человечества на закономерности, предопределяющие существование и движение тел, сделал итальянский ученый Галилео Галилей.

Разработав собственную модель телескопа, он наблюдал за движением небесных тел, постепенно приходя к выводу, противоречащему геоцентрическим представлениям того времени: Земля вращается вокруг Солнца, Вселенная же, вероятно, бесконечна.

Проводя мысленный эксперимент по падению тела в шахте, проходящей через всю толщу Земли насквозь, он пришел к выводу, что в безвоздушном пространстве тело будет двигаться сначала ускоренно, затем замедленно, на выходе же из шахты скорость тела будет равна первоначальной. Скатывая шарики с наклоненных под различными углами плоскостей, он постепенно приходит к пониманию закона инерции, по которому тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного движения в случае отсутствия действия на него силы.

Галилей на основании данных своих экспериментов установил, что свободно падающее тело движется с постоянным ускорением, брошенное же под углом к горизонту тело движется сначала равномерно прямолинейно по горизонтали, а затем равноускоренно по вертикали, в целом же по особой траектории – параболе.

Очень важным этапом в понимании относительности пространства и времени является открытие Галилеем принципа относительности, согласно которому «для двух наблюдателей, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, наблюдаемые ими движения с учетом разницы в начальных условиях одинаковы». Математическое обоснование этот принцип получил лишь с открытием основных законов механики Исааком Ньютоном, распространение же на остальные разделы физики – в специальной теории относительности Альберта Эйнштейна.

Однако вернемся к хронологической последовательности. Итак, согласно Ньютону, пространство и время являются абсолютными величинами, не зависящими от внешних обстоятельств. Пространство бесконечно, однородно в трех измерениях, время также бесконечно и однородно, но в одном измерении; обе эти величины существуют помимо человеческих представлений о них.

Сама идея о законе всемирного тяготения пришла к Ньютону, как известно, во время наблюдения за падением яблока. Ньютон рассуждал следующим образом: на яблоко и гораздо более высоко расположенные тела (Луна, Солнце) должна действовать имеющая одну и ту же природу сила тяготения. Между ускорениями, с которыми все тела «падают» на Землю, должна существовать какая-то связь. Предположив, что орбита Земли круговая, он определил следующую закономерность: сила тяготения убывает обратно пропорционально квадрату расстояний от тела до Земли.

Вся сумма наблюдений и рассуждений Ньютона, описанных в его «Началах», сводится к трем известным всем в настоящее время законам движения, которые вкупе с законом всемирного тяготения указали на единые механизмы существования всего на нашей планете. Ньютону, знакомому с идеями Коперника, необходимо было ввести понятие универсально абсолютного пространства, одинакового и неподвижного в любой точке Вселенной, и абсолютного времени, в которых бы имели место прямолинейные движения и покой. С введением этих абсолютных констант законы движения принимали космическую значимость. Именно благодаря формулировке этих законов стал возможным дальнейший технический прогресс человечества и, собственно, полет в космос.

Итак, в эпоху Ньютона (конец XVII в.) время с позиции науки сохраняло свою абсолютность, или равномерность, и неизменность под воздействием внешних обстоятельств. Несмотря на всю свою значимость, законы Ньютона не могли объяснить многих вещей. Так, например, не было возможности объяснить мгновенную передачу тяготения с Земли на любое тело, удаленное как угодно далеко.

Другим значительным противоречием была несопоставимость 3-го закона и понятия абсолютности пространства: если тело с определенной массой в силу своей инерции сопротивляется действию ускоряющего пространства, то и само пространство должно испытывать влияние этого тела на себя, но оно же неизменно по самому определению. Как все это соотнести?

Согласно концепции об абсолютном пространстве, равномерное прямолинейное движение и покой можно легко разграничить, однако сами принципы механики Ньютона отрицают физическое различие между этими двумя состояниями. Иначе говоря, относительность различий покоя и равномерного движения не может существовать в условиях абсолютных пространства и времени. Стремясь логически ликвидировать эту неувязку, Ньютон вводит понятие центра тяжести (точнее, инерции Солнечной системы), который всегда находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Именно относительно этого гипотетического центра и возникают абсолютные пространство и время.

Итак, абсолютность времени и пространства в свете законов Ньютона остаются неизменными, однако классическая физика погружается во все более и более глубокий кризис, который можно было бы преодолеть с появлением совершенно новой и не связанной «обязательствами» с традиционными представлениями об устройстве мира теории.

Рубеж веков часто становится временем различных переворотов, в т. ч. и научных. Революционным для физики, а значит, и для всех наук, занимающихся изучением нашего мира, стал 1905 г. В это время мало кому известный эксперт федерального Бюро патентов, преподаватель физики по специальности Альберт Эйнштейн выпускает статью в журнале «Annalen der Physik» под названием «К электродинамике движущихся тел». Следом появляется вторая статья «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?». Два этих труда и станут в последующем основой теории относительности.

Что же нового и революционного несла работа Эйнштейна? Во-первых, это было совершенно новое видение природы света. В XIX в. сложилось представление о свете как о волновом движении светового эфира – некой упругой среды. Новые данные, получаемые в сфере оптической физики, невозможно было трактовать с позиций волновой природы светового эфира, поэтому было принято рассматривать это явление природы как электромагнитное силовое поле, описываемое с помощью набора математических уравнений, выведенных Дж. Максвеллом.

С точки зрения концепции Ньютона об абсолютном пространстве и времени, световой эфир должен покоиться, а «пролетающие» сквозь него галактики и наша планета должны вызывать «эфирный ветер» или изменение прямолинейного распространения солнечных лучей, регистрируемые экспериментально оптическими приборами. Однако многочисленные исследования в этой области не показали абсолютно никаких следов «эфирного ветра».

Эксперименты опровергли существование светового эфира. Появилась потребность дать совершенно иную трактовку природы света, что и сделал Эйнштейн, заменив эфир электромагнитным полем. Отправной точкой для его исследований было рассмотрение скорости распространения света – максимальной из возможных скоростей передачи какого-либо сигнала и одновременно конечной.

Исходя из этого утверждения, можно прийти к отрицанию возможности одновременного происхождения событий в удаленных друг от друга точках (при наблюдении этих событий неким сторонним наблюдателем). Значит, Эйнштейн пришел к пониманию относительности одновременности событий, а затем и к относительности самого времени – невозможность абсолютной одновременности влечет за собой и невозможность существования абсолютного времени во всех системах отсчета.

Поскольку время и пространство – тесно связанные друг с другом величины, то с отказом от абсолютности времени приходит отказ от абсолютности пространства. Таким образом, в «Специальном принципе относительности», сформулированном Эйнштейном в 1905 г., утверждается, что в любых системах отсчета, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно, действуют одни и те же физические законы, при переходе же из одной системы отсчета в другую пространственно-временные координаты преобразуются. Впервые о времени и пространстве было сказано как о координатах, способных различным образом изменяться.

Двумя знаменитыми парадоксами специальной теории относительности стали уменьшение размеров тела и замедление хода часов при достижении телом скорости, приближающейся к скорости света. Следовательно, масса тела, представлявшаяся в классической физике величиной постоянной, будет нарастать при существенном увеличении скорости тела, что и было экспериментально определено для элементарных частиц, в частности электрона, с появлением установок, способных разогнать частицы до скоростей, близких к скорости света.

Еще одним следствием специальной теории относительности является важнейший закон не только из области физических знаний, но и мировоззрения вообще. Это закон об эквивалентности массы и энергии, общеизвестное E=mc ². Получается, что рассматриваемый Эйнштейном свет является переносчиком не только энергии, но и массы, а масса является мерой энергии, переносимой телом. Экспериментальных данных, подтверждающих верность сделанных Эйнштейном выводов, было достаточно, например, отечественный физик-экспериментатор П. Н. Лебедев обнаружил давление света на твердые тела и др.

Итак, специальная теория относительности коренным образом изменила традиционные представления о времени и пространстве, придав им значение меняющихся координат четырехмерного пространства. В этой работе Эйнштейн обосновывает относительность только равномерного движения, но ведь этот вид движения является далеко не единственным и даже далеко не превалирующим. Как же обстоит дело с другими видами движения? По логике вещей, если относительно равномерное движение, относительны и все другие виды движений.

Сам Эйнштейн говорил, что физические законы должны быть настолько универсальны, чтобы их можно было применять для систем отсчета, движущихся произвольным образом. Именно поэтому была разработана общая теория относительности, углубленно рассмотревшая явление всемирного тяготения. Действительно, ни Галилей, ни Ньютон, описывавшие тяготение, не смогли описать природу самого этого явления. Впервые в рамках теории относительности Эйнштейну удалось проникнуть в тайны притяжения тел, обладающих массой.

Эйнштейн проанализировал идею, выдвинутую в свое время Махом, о том, что частица обладает инерцией только при взаимодействии с остальным веществом Вселенной, причем это взаимодействие, судя по всему, и является гравитационным по своей сути. Ускорение, придаваемое разным по инерционности частицам Вселенной, является следствием воздействия на частицу некоего поля тяготения, являвшегося по своей природе результатом взаимодействия относительного движения нескольких тел. Таким образом, ускорение также является относительным.

Коренным отличием специальной теории относительности от общей является то, что в первой обосновывалась относительность пространства-времени с прямыми световыми лучами, тогда как во второй пространственно-временное измерение считалось изначально искривленным, что было теоретически блестяще доказано выдающимися математиками Лобачевским и Риманом (именно общая теория относительности «включила в жизнь» теоретические разработки неевклидовой геометрии).

Итак, Эйнштейн разрабатывает математический аппарат своей теории, с помощью которого высчитывает кривизну времени и пространства, создаваемого Солнцем в Солнечной системе. Важным и неопровержимо доказывающим правильность новой теории являются следующие данные: уже давно было известно, что в силу влияния взаимного тяготения планеты движутся по эллиптическим орбитам, которые к тому же медленно поворачиваются относительно своей оси, это явление получило название прецессии перигелия.

В случае планеты Меркурий экспериментальные данные показывали, что поворот эллиптической орбиты происходит на 43 угловые секунды в столетие быстрее, чем это должно было бы быть согласно теоретическим выводам законов Ньютона. Расчеты же с позиций общей теории относительности полностью теоретически подтверждали данные измерений, определяя, помимо величины отклонения, и направление поворота эллипса.

Вдохновленный успехом, Эйнштейн вычисляет угол отклонения световых лучей при прохождении вблизи Солнца под влиянием его поля гравитации. Теоретически это отклонение должно было составлять приблизительно 1/4000 углового диаметра Солнца при наблюдении с Земли. Во время полного солнечного затмения в 1919 г. группе астрономов во главе с голландцем Эддингтоном удалось сделать телескопические фотографии, по которым в последующем были определены положения звезд в тот момент, когда рядом на небосводе не было Солнца. Оказалось, что смещение световых лучей, проходящих в непосредственной близи от Солнца, полностью идентично вычисленному теоретически.