Научно - популярная статья
«Перед нами - безумная теория.
Вопрос только в том,
достаточно ли она безумна,
чтобы быть правильной".
Нильс Бор
Генри Роланд - основатель и президент Американского физического общества в своей речи, по случаю первого заседания, задал вопросы, которые и по сей день определяют поле деятельности фундаментальной физики: «Что такое материя, что такое гравитация, что такое Эфир и проходящее сквозь него излучение, что такое электричество и магнетизм? Всё это - великие проблемы Вселенной». Это было сказано в 1899 году.
С тех пор прошло более ста десять лет. И хотя одни проблемы уже сняты, а другие решаются, главная - покорение Вселенной, остаётся вечной и, видимо, будет таковой являться для всех последующих поколений землян. Давайте поговорим о полётах в загадочную Вселенную, об электричестве и магнетизме, неуловимом Эфире и самом лучшем цементе в мире - гравитации.
Пусть нынче ракеты, со скоростью света, проносятся звёздным путем…
Стремление человека, подняться в небо, уходит в глубокую древность. И когда Природа - Мать, производила естественный отбор, она не стала ему приделывать крылья. Это превращение она совершила с птицами, потому что, подари она перья человеку, он так никогда и не стал бы мыслящим, а тупо парил над землёй и ловил мошек. Но вот думать и работать руками стали бы динозавры, которые к моменту появления человека уже, почему-то, вымерли. В те, ужасно далёкие времена, Природа понимала, что только отсутствие того или иного орудия труда, средства передвижения, или пропеллера Карлсона, заставит человека думать, а, значит, в конечном итоге, вырваться в космическое пространство.
Создавая человека, все, кто приложил к этому руку, добивались одного:
«Человечество не должно остаться вечно на Земле!».
С тех пор, каждый раз, устремляя свой взор в небо, этот мыслящий, но пока еще ползающий по земле индивид, задавался одной лишь только мыслью: «Почему он, рождённый ползать, летать не может?»
А летать хотелось, и очень сильно.
Но каждый раз, когда он пытался оторваться от земли, сиганув с обрыва, какая-то неведомая сила, вырвав его из голубого неба, со всего размаху била головой об эту землю, и человек, зажав боль в кулаке, уже в который раз задавал себе второй вопрос: «Как же найти эту чертову подъемную силу, что не дает птицам упасть?» Он еще не знал, что через много, много лет русский ученый Жуковский скажет всем, кто так завидовал птицам, что полетят они, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума.
Человек прыгал снова. Но результат был один: сломанные ребра.
О неведомой силе, бросающей человека вниз, он пока не задумывался. Падение и разбитый нос были так обыденны и ежедневны, что считались законом природы, на который вообще не стоило обращать внимания, в жизни были проблемы поважнее.
Но шли годы, и как раз, именно причину разбитого носа, человек разгадал первой, а потом уже дошла очередь до птичьего крыла, пропеллера и реактивного двигателя.
Закон Всемирного тяготения великий Ньютон опубликовал незадолго до того дня, как Петр I заложил Петербург. Каких-то 300 с лишним лет назад. Но открыл он его за двадцать лет до публикации.
Очевидно, это открытие так потрясло физика, что он двадцать лет не решался о нем говорить, и все эти двадцать лет обдумывал правильность своих выводов.
Они оказались правильными. С тех пор, разгадав причину падения, человек всеми силами своего разума пытался эту причину обмануть. Он ухлопал годы, миллионы денег и многие свои жизни, чтобы, наконец, оторваться от земли, и, как только что вылупившийся птенец, начать медленно, но верно, осваивать воздушный океан.
Он не собирался ловить мошек, вить гнезда высоко под крышей, или, взлетев на трубу, сидеть там стаей. Нет, он просто хотел летать, любоваться землей с высоты, на этот раз птичьего полета, пересекать океаны и стремиться все выше и выше и выше.
А выше, воздух заканчивался. И за воздухом начиналась пустота, названная Космосом, размеры которого были бесконечны.
Вот тут и появился очень разумный человек, который понял, как в этот Космос можно попасть.
Ракета была известна давно. Китайцы их запускали тысячу лет назад, но чтобы сесть на нее и полететь, умным китайцам в голову не приходило.
Додуматься до этого, сумел скромный калужский учитель - Константин Эдуардович Циолковский.
Циолковский «посадил» человека в эту самую ракету и, залив баки топливом и окислителем, включил зажигание. Ракета улетела в бесконечный Космос.
Однако, перед тем, как запускать ракету, Константин Эдуардович произвел расчет и доказал, что масса топлива и окислителя должна быть в тысячи раз больше массы человека, по фамилии Гагарин, которого в недалеком будущем запустит Королев. А это означало только одно: для того, чтобы забросить «Туда» груз побольше, ракета должна иметь огромные размеры.
Всемирное тяготение выставило человечеству миллиардный счет. Хочешь меня преодолеть - плати. Делать было нечего, платили, платим, и будем платить.
Вот тогда и возникла идея, а не отменить ли вообще, этот, мешающий жизни закон?
Ну, во-первых, самой жизни, без этого закона, просто не было. А, что касается полетов, то об этом стоило подумать. Думать начали давно, и очень многие, вспомним, хотя бы, Герберта Уэллса с его знаменитым кейворитом. Отменить притяжение, вообще, нельзя. Но если сделать это, в масштабе той же ракеты, то полет станет возможным, да к тому же и сказочным. Представьте себе космический аппарат, стоящий на земле, и который ничего не весит. Его ничто не тянет вниз. Включили слабенький двигатель, и корабль пошел вверх. Пусть ему сначала мешает атмосфера, но это пара сотен километров, а там уже пустота. И при небольшой тяге он очень быстро наберет огромную скорость и покинет Солнечную систему.
Как следует из современных достижений науки и техники, в этой области прорыва пока нет.
Хотя, как сказать, как сказать. Талант, он талант во всем. Тот, кто первым вырвался в космос с помощью химической ракеты, уже тогда взял гравитацию за горло и использовал ее задолго до открытия антигравитационного двигателя.
Сергей Павлович Королев первым в мире применил удержание ракеты гравитационными замками. И как только ракета развивала тягу равную ее весу, земное притяжение отбрасывало фермы с противовесами в стороны, и ракета спокойно улетала от Земли…
Но летать далеко (желательно к звёздам), очень хотелось, и человек, ломая голову над этой проблемой, придумал две, пускай пока и фантастические, но, в подсознании, реальные ракеты. Первую, основанную на знаменитой формуле Эйнштейна E = mc². А вторую - полевую, на законе Ампера.
Первой ракете дали название - фотонная, а, значит, работать она будет не на керосине, а на свету!
Принцип оказался простым: каким-то способом получаем очень яркий свет, направляем его на отражатель. Свет, отражаясь, летит в одну сторону, а ракета, с отражателем, в другую.
Вопрос: как получить такой яркий свет?
Ответ - из формулы Эйнштейна. Если удастся превратить массу «m», чего-либо, в энергию, то ее величина будет равна mc², где «с» - скорость света.
Преобразовать массу в энергию можно с помощью реакции аннигиляции (исчезновения) - это если в одну точку подать вещество и антивещество. Соединившись, они, через мгновение, превратятся в фотоны, и со скоростью света улетят от ракеты, толкая ее в обратную сторону.
Практических проблем у этой ракеты будет очень много. Это - получение антивещества в больших количествах и его хранение. Это и полет с около световыми скоростями, когда налетающие встречные частицы будут убивать все живое, как при атомном взрыве. Но с этим можно справиться.
А вот изготовить нужное зеркало будет очень сложно.
Его коэффициент отражения должен быть равен ровно ста процентам.
При реакции аннигиляции выделяется максимально возможная энергия, и она огромна. Стоит зеркалу не отразить хотя бы ничтожную его долю - оно мгновенно испарится. Это и будет самой сложной технической задачей.
Конечно, летать такая ракета сможет только в открытом Космосе, причем подальше от Земли (сожжет все), да и имея немалую начальную скорость.
Но если она заработает - то почти догонит луч света!
А это уже прямой путь к звёздам.
Второй принцип - полевой. И если о первом знают почти все, то о втором - очень немногие.
Выражаясь доступным и простым языком, можно сказать, что это Мюнхгаузен, вытаскивающий себя и свою лошадь из болота за собственные волосы!
Для большинства землян это парадокс, но для ученых голов - обычное дело.
Так в чем же секрет полевого двигателя?
В тысяча восемьсот двадцатом году ученый, по фамилии Ампер сделал открытие, благодаря которому, в скором времени, появился электромагнит, электромотор, а после - радио, кибернетика и многое такое, что стало техническими потомками этого фундаментального открытия. Я уже не говорю о силе тока, измеряемого (А) амперами!
Само открытие состояло в способности двух параллельных проводников притягиваться или отталкиваться, если по ним пропускали электрический ток. Выходило, что ток, пробегая по проводам, создавал магнитные поля, которые и взаимодействовали между собой. А с какой силой притягиваются магниты, знает каждый ребёнок.
Вот этот принцип и решили использовать теоретики. Они поставили на тележку два параллельных провода и пустили по ним переменный ток. Провода стали притягиваться и отталкиваться, но тележка осталась стоять на месте. Точно так же и барон Мюнхгаузен, сам себя, да еще и лошадь, никогда бы из болота вытащить не смог.
Но хороший инженер, тем и отличается от фантазера барона, что, назло всему, обманывает Законы Природы, и… заставляет тележку ехать.
Ученые рассуждали так: если пропустить ток по одному проводнику, то, появившееся поле, полетит во все стороны, параллельно ему. После этого ток выключаем. Поле, механически, уже не связано с проводником, а существует само по себе. Как только оно подлетит ко второму проводнику, подаем ток на второй проводник, но в обратном направлении. Возникающие силы отталкивания, толкнут второй проводник вперед, а значит и тележку.
Поскольку скорость поля равна скорости света, то за это, очень короткое время, пока оно летит между проводниками, надо успеть выключить первый ток, потом включить и выключить второй. И повторять это часто и много, много раз. Тележка покатится с ускорением. Для увеличения времени полета поля между проводниками, на звездолете их разнесли на несколько километров, а провода заменили электро-разрядниками: что-то вроде электрошока. И ракета стала разгонять саму себя, не выбрасывая в пустоту ничего «лишнего».
Фотонный и полевой ракетные двигатели, при любых к ним подходах, остаются, пока сказкой, но сказкой твердо стоящей на научной платформе.
А вот двигатель, способный управлять гравитацией, был, есть и будет не просто сказкой, а легендой, сопоставимой с жизнью на Марсе, о которой все читали, верят, но когда эту жизнь найдут - науке неизвестно.
Лектор по распространению, из «Карнавальной ночи», знал, что говорил, хотя и был пьян.
Великий путаник «Эфир»
Перед тем, как перейти к гравитации, поговорим об Эфире, проблему которого наука решила в 1905 году.
Не будем обращаться к древним, уж очень давно
