Небесные механики - Горькавый Ник - Страница 37

Наконец он понял, что объяснить поразительно одинаковое поведение разных предметов в гравитационном поле можно, если предположить, что каждое тело во время падения катится по невидимой искривлённой поверхности, как по рельсам. А рельсы – они прочные, им всё равно, кто по ним катится – тяжёлый поезд или лёгкая дрезина.

Тем самым открыл Эйнштейн новый закон: тяготение – это движение в искривлённом пространстве вокруг массивных тел. Как санки с горы катятся вниз, так и все тела падают в искривлённом пространстве Земли или Солнца.

Галилей открыл закон, по которому тела любят двигаться по самым прямым линиям без всякого ускорения. Эйнштейн подтвердил – именно так всё и происходит даже в искривлённом пространстве возле Земли, да вот только самая прямая линия в кривом пространстве тоже кривая и называется геодезической. Попробуйте нарисовать прямую линию на поверхности глобуса – у вас не получится ничего прямее кривого меридиана.

Когда поезд едет между Москвой и Петербургом, то пассажирам кажется, что их дорога пряма как стрела, на самом деле они движутся по дуге на поверхности земного шара. Обитателям геодезической линии их жизнь и движение кажутся прямыми и равномерными, но их пространство искривлено, поэтому никому из его обитателей верить нельзя – только Мистеру Тензорному Анализу. Сами жители Кривландии не замечают, как они ускоряются возле Земли. Они при падении испытывают невесомость – летят, нежатся, а потом – хлоп! – прибыли, вылезай: рельсы закончились на земной поверхности. Кто ушибся – Эйнштейн не виноват.

– Готово дело, у меня ни одной незапутанной извилины не осталось! – воскликнула Галатея.

– Не мешай, – нетерпеливо сказал Андрей. – Потом я сам тебе всё распутаю.

Королева улыбнулась:

– Представить себе искривлённое пространство непросто. Люди тысячелетиями жили в прозрачном пространстве Евклида. Его легко описать тремя координатами, оно похоже на комнату со своей высотой, длиной и шириной. Отдельно от пространства существовало время, которое равномерно течёт сквозь наш мир – или несёт его вперёд, в будущее. В своей теории гравитации Эйнштейн связал три пространственные координаты и время в единое четырёхмерное пространство – и показал, что оно должно быть искривлено возле звёзд и планет! Такое искривлённое пространство описал ещё математик Риман, а Эйнштейн сумел доказать, что именно риманово пространство отвечает за ньютоновскую силу притяжения. Это была ошеломляющая мысль: таинственное время и неуловимое пространство оказались столь реальными и осязаемыми, что их странные свойства стали влиять на жизнь людей!

– Всё равно не понимаю… – жалобно сказала Галатея.

Никки пояснила:

– Я лично представляю искривлённое пространство в виде простой модели. Возьмите большой таз – или обруч. Натяните на него резиновую плёнку – например, от надувного шарика. Положите в середину плёнки тяжёлый металлический шарик. Он растянет плёнку и образует вокруг себя воронку. Теперь запустите по плёнке легкий шарик – например, от настольного тенниса. Он покатится по кривой – словно металлический шар его притягивает. Легкий шарик может даже выйти на спутниковую орбиту вокруг тяжёлого тела. Это прекрасная модель эйнштейновской теории гравитации.

– Хочу такой таз с плёнкой! – заявила Галатея.

– Сделаем! – уверенно кивнул Андрей. А Никки продолжала:

– За десять лет упорных трудов Эйнштейн сумел вывести математические уравнения, которые описывают движение в искривлённом пространстве самых разных тел: маленьких девочек и огромных планет, тяжёлых пушечных ядер и обычных яблок-ранеток.

Впрочем, Ньютон тоже неплохо с яблоками справлялся.

«Надо бы проверить мою теорию на том случае, который Ньютон не смог объяснить», – подумал Эйнштейн.

Вот, например, планета Меркурий, которая движется ближе всех к Солнцу, давно доставляла хлопоты астрономам, двигаясь немного быстрее, чем нужно по законам Ньютона. Эйнштейн мысленно поймал Меркурий, засунул его в мясорубку своих уравнений, покрутил, посчитал – и доказал, что орбита этой горячей планеты не ладит с законом Ньютона, зато охотно подчиняется его, Эйнштейна, уравнениям. Значит, они правильны! Обрадовался Эйнштейн и опубликовал свои уравнения и закон, по которому гравитация – это не сила, а искривление пространства. Вернее, искривление пространства-времени, что означает ещё и замедление времени возле Солнца и Земли.

Что тут началось! Шум, гам, обиды, крики.

«Как так пространство может быть кривым? Сомнительное дело!»

Уж больно хитрый закон открыл Эйнштейн. Кто не верит, те бурчат, а кто верит, те молчат. Доказательства искривлённости пространства нужны, да такие прямые, чтобы никто не посчитал их извилистыми.

Тогда Эйнштейн сказал: «Искривление пространства можно увидеть своими глазами возле Солнца. Наше светило двигается и искривляет пространство – будто линза по небу плывёт. И звёзды вокруг Солнца начинают раздвигаться, словно огни далёкого города приближаются в бинокль. Понаблюдайте за звёздами возле Солнца, тогда и увидите искривлённость пространства!»

Королева Никки развела руками:

– Ох, непростое условие поставил мудрый Эйнштейн. Как же увидеть звёзды возле самого Солнца, если днём светло и звёзд не видно?! Долго ломали голову учёные, но всё-таки придумали. Ну-ка, кто из вас догадается, какой есть способ увидеть звёзды днём, да ещё возле самого Солнца?

– Из колодца звёзды видны днём! – воскликнул Андрей.

– Нет, это миф: не научная, а простая сказка.

– А если в телескоп посмотреть? – спросила Галатея.

– Тоже не получится. Голубое небо светит ярче звёзд, поэтому они и не видны днём. Есть только один способ: дождаться времени, когда солнце днём не светит.

– Когда же солнце днём может не светить? – удивился Андрей.

Никки ответила зловещим голосом:

– Есть такое страшное время, когда солнце днём становится чёрным-чёрным, оно висит над нашей головой, но не светит… И небо тоже превращается из голубого в чёрное-чёрное… и даже в полдень на таком чёрном небе видны все звёзды. И называется такое ужасное время…

Голос королевы стал вкрадчивым, завывающим, страшным как привидение:

– …такое жуткое время называется… называется такое кошмарное время… …ПОЛНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ!

– Ой! – взвизгнула Галатея.

– А-а-а… – разочарованно сказал Андрей, ожидавший какого-нибудь дракона или волшебника. – Это когда Луна загораживает от нас Солнце.

– Да, и тогда на Земле наступает тьма среди бела дня. Солнечное затмение длится несколько минут, и за это время нужно успеть замерить положение звёзд возле Солнца. Вызвался решить такую непростую задачу знаменитый астроном и математик, английский лорд Артур Эддингтон. Он поплыл на корабле в далёкую Западную Африку, где ожидалось полное затмение Солнца. Много приключений пережила экспедиция Эддингтона в южных морях, но сумела сфотографировать чёрное Солнце и звёзды возле него.

– И как – удалось лорду Эддингтону увидеть искривлённое пространство? – нетерпеливо спросил Андрей.

– Да, учёные обнаружили, что хорошо известный рисунок звёздного неба вокруг чёрного Солнца действительно изменился – словно к Солнцу была приклеена большая прозрачная линза.

– Вот здорово! – сказала Галатея. – Так, значит, мы все – жители Королевства Кривых Пространств!

Андрей спросил:

– А есть какой-нибудь способ попроще, чтобы увидеть искривлённое пространство? Не дожидаясь солнечного затмения?

– Сейчас уже есть такой способ. Когда появились крупные телескопы, то выяснилось, что вид далёких галактик искажается на искривлённом пространстве возле более близких галактик. Поэтому изображения далёких звёздных скоплений могут двоиться, троиться и даже размазываться в кольцо. А хитроумные физики сумели проверить теорию Эйнштейна об искривлении пространства и времени возле Земли. Они смогли показать, что на втором этаже любого здания время течёт чуть быстрее, чем на первом, – в точном согласии с формулами Эйнштейна.