Глеб Анфилов - Бегство от удивлений

И все же для полной и безоговорочной ее победы нужен эксперимент. Нужно, чтобы падающие камни и планеты, летящие в космосе, сами заявили: мы следуем именно Эйнштейну, а не Ньютону.

Как добиться этакого признания? Какой выдумать опыт? Легко ли его поставить?

Очень и очень трудно это доказать. Очень и очень трудно придумать и поставить опыт. И вот почему.

В бесчисленном множестве земных и астрономических движений ньютоновская и эйнштейновская механики дают почти тождественные результаты. Все равно, по какой из них составлять «небесное расписание» планет, лун, звезд, — та и другая предрекают светилам практически одни и те же пути. Сразу же после создания своей теории Эйнштейн утвердил это в специальном исследовании — показал, что ньютоновский способ расчета в первом приближении дает результаты, точные и с эйнштейновской точки зрения. Так что знаменитый закон всемирного тяготения остался на вооружении ученых. Да иначе и быть не могло — иначе не было бы знаменательных триумфов ньютоновской небесной механики.

Как же так? Ньютон, с его соблазнительно «очевидным» (а в действительности фиктивным) абсолютным пространством, со столь же инстинктивно-желанным, но невозможным математическим звездным временем, с его изумительно простым законом всемирного тяготения, описывающим взаимное влияние тяжелых масс (несуществующих, по Эйнштейну), ошибся-таки ничтожно мало. Из физических фикций он ухитрился воздвигнуть почти безукоризненно правильную систему вычислений! Почему?

Тут особенно ясно, что традиционные понятия и модели старой механики вовсе не бессмысленны. Они лишь ограничены. Таким образом, теория Эйнштейна отнюдь не отменила почтенную, заслуженную классику, а, по существу, обобщила ее.

Расхождения же между Ньютоном и Эйнштейном начинаются лишь тогда, когда отсчеты измеряемых движений пойдут на совершенно ничтожные доли секунд и сантиметров, или если вступят в игру невообразимо гигантские массы, или если различия накопятся на протяжении столетий и сотен миллионов километров.

Исходя из этого и должны строиться опыты, планироваться наблюдения, призванные испытать эйнштейновскую теорию.

Первый опыт — волнующий, связанный с экзотическими путешествиями, насыщенный драматическим ожиданием — был выполнен в 1919 году под руководством английского астронома Артура Эддингтона. Опыт до того небывалый в истории науки — оптико-механико-астрономический.

Замысел принадлежал Эйнштейну: предлагалось измерить, на сколько отклонится луч света, проходящий в непосредственной близости от Солнца.

К этой мысли великий физик пришел через собственную ошибку. Сначала Эйнштейн сделал вывод, что и по его теории и по Ньютону луч света будет смещаться к Солнцу одинаково. Значит, проверять тут нечего, зацепиться не за что. Однако позднее более внимательный разбор задачи выявил тонкость, которая прежде ускользнула. Оказалось, что возле поверхности Солнца мир должен быть немножко «круче», кривизна его — чуть больше, чем требуется для согласия с ньютоновской физикой. Другими словами, поле тяготения в непосредственной близости Солнца, по Эйнштейну, больше, чем следует из старой небесной механики.

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) 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.