Фейнман - 01. Современная наука о природе. Законы механики (1055659), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Такую вещь очень трудно было уложить в закон тяготения, и ему бы уг рожала бозвременная кончина, не найдись другого объяснения. Ведь если закону противоречит хотя бы один случай, то закон неверен. Но причина расхождения оказалась очень естественной и красивои: дело просто в том, что необходимо какое-то время, чтобы увидеть луну на нужном месте, ведь свет от нее до нас доходит не мгновенно. Время это небольшое, когда Юпитер находится близко к Земле, но оно затягивается, когда Юпитер удалится от нее.
Вот почемукажется,что луныв среднем торопятся или отстают в зависимости от того, близко ли илп далеко они находятся от Земли, Зто явленио доказало, что свет распространяется не мгнопенно, и снабдило нас первой оценкой его скорости (было это в 1676 г.). Если все планеты притягиваются друг к другу, то сила, управляющая, скажем, обращением Юпитера вокруг Солнца. это не совсем сила притяжения к Солнцу; ведь есть еще н притяжение, например, Сатурна. Оно невелико (Солнце куда болыпе Сатурна), но оно есть, и потому орбита Юпитера не может быть точным эллипсом; она чуть колеблется относительно эллиптической траектории, так что движение несколько усложняется. Выли предприняты попьыки проанализировать двиокенио К)питера, Сатурна и Урана на основе закона тяготения.
Чтобы узнать, удастся ли мелкие отклонения и неправильности в движении планет полностью объяснить только на основе одного этого закона, рассчиталн влияние каждой из них на остальные. Для ЮпитераиСатурнавсесогпло как следует, но Уран — что за чудеса! — повел себя очень странно. Он двигался не по точному эллипсу, чего, впрочем, и следовало ожидать из-за влаяния притяжения Юпитера и Сатурна. Но и с учетом их притяжения движение Урана осе равно было неправильным; таким образом, законы тяготения оказались в опасности(возможность эту нельзя было исключить).
Двое ученых, Адамс н Леверрье в Англии и Франции, независимо задумались об иной возможности: нет лн там сиге одной планеты, тусклой и невидимой, пока еще не открытой. Зта планета, назовем ее Л', могла притягивать Уран. Они рассчитали, где эта планета доля'на находиться, чтобы ИО причинить набчюдаемые возмущения пути Урана. В соответствующие обсерватории они разослали письма, в которых говорилось: «Господа, направьте свои телескопы в такое-то место — и вы увидите там новую планету». Обратят ли на вас внимание или нет, часто зависит от того, с кем вы работаете. На Леверрье обратили внимание, послушались его и обнаружили планету Ас! Тогда и другая обсерватория поспешила начать наблюдения— и дело увенчалось успехом.
Это открытие показывает, что в солнечной системе законы Ньютона абсолютно верны. Но верны ли они на расстояниях, больших, чем относительно малые расстояния до планет? Вопервых, можно поставить вопрос: притягивают ли гвегдм друг друга так же, как планеты? Положительные доказательства этого мы находим в 'двойных звездах.
На фиг. 7.6 показана двойная звезда — две близкие звезды (третья звезда нужна, чтобы убедиться, что фотография не перевернута); вторая фотография сделана через несколько лет. Сравнивая с «фиксированной» звездой, мы видим, что ось пары повернулась, т. е. звезды ходят одна вокруг другой. Вращаются ли они в согласии с законами Ньютона? Тщательные замеры относительной позиции двойной звезды Сириус даны на фиг. 7.7. Получается превосходный эллипс (измерения начаты в 1862 г. и доведены до 1904 г.; с тех пор был сделан еще один оборот). Все сходится с ааконами Ньютона, кроме того, что Сириус А получается не в фокусе.
В чем же дело? А в том, что плоскость эллипса не совпадает с «плоскостью неба». й!ы видим Сириус не под прямым углом к плоскости его орбиты, а если на эллипс посмотреть сбоку, то он !9 90' т70 «Э и г. 7.7. Орбита Сириуса В по оспиотси и Сириусу А. о и 4" о" о ю' «» и«с«сто 13 Ф и в. т,з.
Шаровое ввеедное скоп.еекие. не перестанет быть эллипсом, но фокус может сместиться. Так что и двойные звезды можно анализировать в согласии с требованинми закона тяготения. Справедливость закона тяготения на больших дистанциях видна из фнг. 7.8, Нуяно быть лишенным воооражения, чтобы не увпдетьздесь работы тяготення. Здесь показано одно из красивейших небесных зрелищ — шаровое звездное скопление. Каждан точка — зто звезда. Нам кажется, будто у центра они набиты вплотную; происходит это иа-за слабой чувствительности телескопа; на самом деле промежутки между звездами даже в середине очень велики, а атолкновения крайне редки. Больше всего звезд в центре, а по мере удаления к краю их все меныпе и меньше. Ясно, что между звездами действует притяжение, т.
е. что тяготение существует и на таких гигантсклх расстояниях (порядка 100 ООО диаметров солнечной системы). Но отправимся далыпе и рассмотрим осю эалаклгику (фнг. 7.9). Форма ее явственно указывает на стремление ее вещества стянуться. Конечно, доказать, что здесь действует закон обратных квадратов, нельзя; видно только, что н на таком протяжении есть силы. удерживающие всю галактику от развала. 1)ы можете сказать: «Ладно, все зто разумно, но почему же зга штука, галактика, уже не похожа на шар?ь Да потому, что она вор- Ф и о.
е.о. Галактика. ц> о в. 1 10. Облоке волокоило. тится, что у нее есть молеент количества движения (запас вращения); если она сожмется, ей некуда будет ого девать; ей остается только сплюснуться. (Кстати, вот вам хорошая задача: как образуются рукава галактики3 Чем определяется ее форма? Детального ответа на эти вопросы еьце нет.) Ясно, что очертания галактики определяются тяготением, хотя сложности ее структуры пока невозможно полностью объяснить. Размеры галактик— около 50 000 †1 000 свотовых лет (Земля находится на расстоянии 8'!в световых минут от Солнца). Но тяготение проявляется и на больших протяжениях. На фиг. 7.10 показаны какие-то скопления мелких пятон. Это облако галактик, подобное звездному скоплению, Стало быть, и галактики притягиваются между собой па таких расстояниях, иначе бы они не собрались в «облако», По-видимому, и на расстояниях в десятки миллионов световых лет проявляется тяготение; насколько ныне известно, всюду все еще действует закон обратных квадратов.
Закон тяготения ведет не только к пониманию природы туманностей, но и к некоторым идеям о происхождении звезд. В большом облаке пыли и газа, подобном изображенному на фиг. 7.11, притяжение частиц пыли соберет их в комки. На фигуре видны Ф ы в. 1.11. Межкввеедное пылевое обло ео. Ф а г.
Г.1г. Одрвго- вонив новая гвггд? «маленькие» черные пятнышки — быть может, начало скопления газа н пыли, из которых олагодаря их притяжению начинает возникать звезда. Приходилось ли нам когда-либо видеть рождение звезды — вопрос спорный. На фиг. 7И2 дано некоторое свидетельство того, что приходилось. Слева показан светящийся газ, а внутри него — несколько звезд. Это снимок 1947 г.
Снимок справа сделан через 7 лот; теперь видны уже два новых ярких пятна. Уж не скопился ли здесь газ, не вынудило ли его тяготение собраться в шар, достаточно большой, чтобы в нем началась звездная ядерная реакция, превращая его в звезду? Может быть, да, а может, и нет.
Маловероятно, что пам повезло увидеть, как всего за семь лет звезда стала видимой, но еще менее вероятно увидать рождение сразу двух звезд. 8 б. Г)твьвт Бпвенйтгггввг Итак, тяготение распространяется на огромные расстояния. Но если существует притяжение между любыми двумя объектами, то должна существовать и возможность измерить силу, действующую между ними. И не обязательно следить за движением звезд; почему бы не взять два шара, свинцовый и мраморный, и не проследить, как один будет двигаться к другому? Трудность столь простого по идее опыта заключается в крайней слабости, незаметности сил.
Проводить его следует с исключительной осторожностью: сначала выкачать из аппарата воздух, убедиться, что нигде нет электрических зарядов и т. д., и только тогда можно попытаться измерить силу. Впервые она была измерена Иавендивтем при помощи устройства, схематически изображенного на фиг. 7ЛЗ. Опыт Кавендипва доказал, что существует сила, действующал между двумя большими закрепленными свинцовыми шарами и двумя меньшими (тонге из свинца); в опыте шары размещались на концах коромысла, висящего на очень тонкой упругой нити.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
