Знание-сила, 2001 № 12 (894)

Гравитация и спекуляция

«Speculation» по-английски – не только спекуляция в денежном смысле, но еще и отвлеченное размышление, предположение, догадка. Вот почему один из любопытнейших научных журналов нашего времени . называется «Speculations in Science and Technology», что на русский язык можно было бы перевести как «Научные и технические предположения». Здесь обычно появляются самые смелые, далекие от общепринятых гипотезы о природе тех или иных научных явлений или объяснения различных научных загадок. А порой – и настоящие спекуляции, то есть сознательная игра на любопытстве читателя, имеющая целью заработать даровую славу. Отличить одно от другого иногда бывает очень трудно. Ну вот, к примеру, такая «спекуляция», не столь давно появившаяся в журнале. Автор ее – английский физик Робертсон, а загадка, которой он посвящает свою статью, – загадка гравитации, проще товоря – того всемирного тяготения материальных тел друг к другу, которое открыл великий Ньютон.

Можно, конечно, попросту постулировать, что оно, мол, есть, и точка, таковы, дескать, свойства природы. Можно, подобно Эйнштейну, попытаться свести гравитацию к свойствам пространства: наличие массивного тела, как показывают уравнения общей теории относительности Эйнштейна, искривляет окружающее пространство, и потому другие тела, помельче, движутся вокруг этого тела по искривленным траекториям. А можно попробовать рыть еще глубже, и это как раз то, что пытается сделать упомянутый англичанин Робертсон.

В чем же состоит его «спекуляция» насчет гравитации? Робертсон утверждает, что гравитация порождена элементарными частицами, из которых построены атомы любого вещества. Ну, физикам, разумеется, понятно, что элементарные частицы тоже обладают гравитацией, то есть притягивают друг друга по закону Ньютона. Но им известно также, что это притяжение намного меньше, чем другие виды взаимодействия между частицами, – все эти ядерные, электрические, слабые и прочие силы. А вот Робертсон считает, что это не так, что именно из электрических и прочих взаимодействий складывается то, что мы называем – и ощущаем – как гравитацию.

У Робертсона есть своя теория строения атома. Она радикально отличается от модели Резерфорда – Бора, согласно которой атом напоминает миниатюрную Солнечную систему: в центре ядро, а вокруг него – электроны. По Робертсону, атом как бы «сплошной»: он состоит из элементарных частиц-нейтронов, которые в силу присущих им внутренних особенностей время от времени распадаются на другие элементарные частицы – протоны и электроны; те в свою очередь время от времени сливаются обратно в нейтроны, и процессы эти происходят с такой быстротой, что вообще нельзя проследить, где в атоме кто: нейтроны, протоны и электроны образуют некую общую смесь, и она-то и есть «атом».

Впрочем, некоторое условное разделение все же возможно, считает Робертсон. Можно для наглядности представить себе, что нейтроны образуют некие решетчатые структуры, входящие одна в другую, – что-то вроде оболочек или вставленных друг в друга «клеток», в углах которых и сидят нейтроны. Но они то и дело превращаются, как уже сказано, в протоны, так что уже в следующий миг эти «клетки» оказываются образованными из протонов. При таком превращении из нейтронов вылетают еще и электроны, которые, по утверждению Робертсона, устремляются вдоль «прутьев клетки» к другим протонам (в углах следующей «клетки») и сливаются с ними опять же в нейтроны. Иными словами, в этой модели происходит непрерывное движение электронов и такое же непрерывное превращение нейтронов в протоны и обратно.

Все эти частицы, продолжает Робертсон, врашаются вокруг своей оси и в совокупности образуют нечто вроде гироскопа. Гироскоп – это такой механический прибор, состоящий из вращающихся шаров или дисков и обладающий любопытной особенностью – стремлением сохранить направление оси вращения. Вот и атом, по Робертсону, обладает таким гироскопическим эффектом. Он-то и порождает гравитацию. Вот как это происходит. Всякий атом, говорит Робертсон, стремится сохранить свое положение. Но если рядом с ним находится другой атом, то электроны первого, продолжая свое упомянутое выше движение «по прутьям клеток», переходят внутрь второго (путями перехода служат при этом химические связи, которыми связаны оба атома) и вынуждают этот второй атом тоже сохранять свое положение относительно первого. Иными словами, один атом влияет на другой (а тот, естественно, на первый) таким образом, чтобы оба оставались в исходном положении вращения всех своих частиц. Сила этого влияния и есть гравитационная сила. Она действительно всемирна, поскольку действует между любыми двумя атомами во Вселенной, лишь бы они были связаны химическими связями.

Для доказательства своего предположения Робертсон производит вычисления: с какой общей силой будут действовать друг на друга все атомы в одном грамме вещества, и получает общую силу, отличающуюся от рассчитанной по формуле Ньютона менее чем на 4 процента. Совпадение, как видим, неплохое. Но Робертсон идет еще дальше: он показывает, что эта его «гироскопически- нейтронная сила» имеет те же свойства, что и сила гравитации Ньютона: она прямо пропорциональна произведению массы тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Попутно у Робертсона выясняется еще одна любопытная особенность: поскольку его сила зависит от врашения нейтронов, а оно, в свою очередь, зависит от температуры вещества, то в его формуле сила «гравитации» должна меняться вместе с изменением температуры. Современная физика ничего такого не знает. Зависимости гравитации от температуры никто никогда не обнаруживал. Но Робертсона это не смущает. Напротив, это дает ему основание высказать еще одно смелое предположение: в тех местах Вселенной, говорит он, где царит температура абсолютного нуля, нейтроны перестают вращаться, а значит, исчезает и гравитация. Иначе говоря, он предсказывает, что во Вселенной есть такие участки, где тяготение равно нулю. Нейтроны там не превращаются в протоны, протоны не превращаются обратно в нейтроны, электроны не испускаются и не поглощаются, поэтому такие участки ведут себя, как «сверхчерные дыры», – они не только ничего не излучают, но ничего не способны и поглощать. А потому обнаружить их невозможно.

Этот последний вывод нравится мне больше всего. Предсказание, которое невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть, – это, согласитесь, вершина хитроумия. Жаль только, что среди ученых господствует мнение, впервые высказанное Карлом Поппером, что подлинно научная гипотеза должна обладать «опровергаемостью», то есть, грубо говоря, способностью проверки. Спекуляция Робертсона такой способностью, как мы видим, не обладает. Зато в других своих частях – прежде всего в части представлений о строении атома – она резко противоречит всей совокупности наличных экспериментальных и теоретических данных. Что же в ней остается? – спросите вы. Полет фантазии, отвечу я. Очень смелый полет. Помню, в бытностью мою студентом университета я натолкнулся на такую же вот глобальную физическую фантазию – книгу профессора Герловина «Природа света и других физических явлений». Название было явно продиктовано чрезмерной скромностью автора; на самом деле, он претендовал на объяснение всех физических явлений в природе, причем объяснение, исходящее из одного-единственного предположения: что световая частица-фотон состоит из частиц и античастиц и потому имеет массу. Увы, именно это спекулятивное предположение как раз и расходилось со всем, что твердо установлено современной наукой. Все же остальное у Герловина, как и у Робертсона, тоже согласовывалось с известными формулами и численными данными.

Жаль, что тогда не было журнала «Speculations…», прочитали бы мы еще одну научно-фантастическую статью. Лично у меня к Робертсону всего одна претензия: почему он не объяснил, как его «гравитация» передается через пустоту от одного тела к другому, ведь между ними нет никаких «химических связей»? Но я, наверное, слишком уж многого требую.