Гимн Небес - страница 25

В. И. Арнольд в книге «Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук» аргументирует, в том числе документально, утверждение, что именно Гуком был открыт закон «всемирного» тяготения (закон обратных квадратов для центральной гравитационной силы), и даже вполне корректно обоснован им для случая круговых орбит, Ньютон же доделал это обоснование для случая эллиптических орбит (по инициативе Гука: последний сообщил ему свои результаты и попросил заняться этой задачей). Приводимые там цитаты Ньютона, оспаривающего приоритет Гука, говорят лишь о том, что Ньютон придавал своей части доказательства несоизмеримо большую значимость (в силу её трудности и т. д.), но отнюдь не отрицает принадлежность Гуку формулировки закона. Таким образом, приоритет формулировки и первоначального обоснования следует отдать Гуку (если, конечно, не кому-то до него), и он же, судя по всему, ясно сформулировал Ньютону задачу завершения обоснования.

В «Математических началах натуральной философии» Ньютона есть рисунок под номером 213, замечательный тем, что при всей своей простоте он позволяет понять глубокую связь между «земной» и «небесной» механикой. В подписи к этому рисунку, в частности, говорится: «Брошенный камень отклонится под действием тяжести от прямолинейного пути и, описав кривую траекторию, упадет наконец на Землю. Если его бросить с большой скоростью, то он упадет дальше». Продолжая эти рассуждения, Ньютон приходит к выводу, что если бы не сопротивление воздуха, то по достижении достаточной скорости траектория сделается такой, что камень может вообще никогда не достигнуть поверхности Земли, а станет двигаться вокруг нее, «подобно тому, как планеты описывают в небесном пространстве свои орбиты».

Продолжая рассуждения Ньютона, покажем на рисунке как формируются около планет их кольца. Итак, движение планет, например, Луны вокруг Земли или Земли вокруг Солнца, – это то же падение, но только падение, которое длится бесконечно долго. Причиной такого «падения», идет ли речь действительно о падении обычного камня на Землю или о движении планет по их орбитам, является сила тяготения. Главным и определяющим в успехе Ньютона явилось то, что им были открыты законы, применимые к описанию любых движений. Именно эти законы, то, что мы сейчас называем механикой Ньютона, позволили с полной очевидностью понять, что корнем всех явлений, основой, определяющей особенности движения, являются силы. Кеплером были точно установлены траектории планет солнечной системы, было найдено, как положения планет в пространстве меняются с течением времени. При заданной траектории уравнение движения позволяет немедленно определить силу, вызывающую рассматриваемое движение. Эта задача и была решена Ньютоном. В результате его работ масса стала одной из основных характеристик материи, определяющих ее инерционные и гравитационные свойства. В настоящее время эквивалентность гравитационной и инертной масс доказана с точностью до 10^>–12.

Обратимся к закону «всемирного» тяготения. Сила притяжения планет Солнцем является центростремительной силой, центростремительное ускорение w которой равно:

Что же представляют собой силы гравитации? Какова их роль, их место в природе? И, наконец, каково их физическое происхождение? Новый взгляд на гравитацию осуществил Луи де Бройль (1892–1987), французский физик. В 1924 в докторской диссертации: "Исследования по теории квантов" выдвинул идею о волновых свойствах материи (волны де Бройля), которая легла в основу современной квантовой механики. Волновые свойства микрочастиц были подтверждены впоследствии опытами по дифракции электронов и других частиц. Де Бройль предложил формулу, по которой можно было определить длину волны любой частицы, где в числителе постоянная Планка, а в знаменателе импульс частицы, образованные ее массой и скоростью движения. Луи де Бройль писал, что каждое движущееся тело сопровождается волной и что разделение движения тела и распространения волны является невозможным.