Можно ли победить тяготение?

Можно ли победить тяготение?

Поскольку геометрические свойства пространства тесно связаны с силами гравитации, то вопрос о том, можно ли в принципе преодолеть тяготение, имеет к изучению свойств пространства самое непосредственное отношение…

Контрольные приборы отсчитывают последние мгновения перед стартом. Сигнал – и громада звездолета плавно отделяется от Земли и, набирая скорость, устремляется ввысь. И при этом ни оглушительного грохота ракетных двигателей, ни вспышек пламени, ни огненно-дымного шлейфа за хвостом стартовавшего космического корабля. И никаких сложнейших громоздких стартовых сооружений.

Так или примерно так авторы научно-фантастических произведений описывают взлет антигравитационных космических кораблей будущего. Как известно, для того, чтобы «оторваться» от Земли и улететь в космос, космический аппарат должен преодолеть силу земного притяжения, порвать «цепи тяготения», привязывающие любой предмет к поверхности нашей планеты. Для этого необходимо развить так называемую вторую космическую скорость, которая для Земли равна 11,2 км/с. Для других – более массивных или более плотных небесных – тел значение второй космической скорости может быть и значительно более высоким. Так, например, для Солнца она составляет 600 км/с, для очень плотных звезд – «белых карликов» – 6000 км/с, а для еще более плотных нейтронных звезд – 1 000 000 км/с.

Создание антигравитационных двигателей помогло бы решить многие проблемы, связанные с освоением космоса. Что говорит о подобной перспективе современная физическая наука?

В рамках общей теории относительности возможность существования антигравитационных сил практически исключена. Дело в том, что в основу этой теории положен «постулат» о равенстве «гравитационных зарядов» массам взаимодействующих тел для любых форм и видов материи. А так как отрицательных масс в природе, по-видимому, не бывает, то не могут существовать и отрицательные «гравитационные заряды».

Значит ли это, что придется отказаться от всяких надежд? Общая теория относительности Эйнштейна – великая теория! Сегодня это признается всеми. Но тем не менее и у нее, видимо, должны существовать границы применения. И предположение о том, что за этими границами антигравитация все же может существовать, не содержит в себе ничего антинаучного. В частности, в последние годы физики обнаружили нечто такое, что, возможно, открывает реальный путь к победе над тяготением. Согласно квантовой физике, любое физическое поле состоит из элементарных порций – квантов. Не должны, очевидно, составлять исключение из этого правила и поля тяготения. Исследование природы различных физических взаимодействий привело ученых к выводу о том, что существует не одно-единственное поле тяготения, как считалось раньше, а – три, различающиеся по своим свойствам. На больших расстояниях эти поля как бы сливаются, образуя единое «супергравитационное поле». Однако на малых расстояниях они расщепляются и становятся независимыми друг от друга. Пока это только гипотеза, но знаменательно, что современная теоретическая физика приходит к ней разными путями, отталкиваясь от самых различных предположений. Скорее всего, это не простая случайность. Обычно подобная ситуация свидетельствует о том, что полученный вывод соответствует действительности.

Но если полей тяготения три, то каждое из них должно иметь и свои собственные кванты. Кванты обычного гравитационного поля получили название «гравитонов». Они всегда движутся точно со скоростью света и, подобно фотонам, а, возможно, и нейтрино, не имеют «массы покоя». Правда, в отличие от этих частиц, обнаружить гравитоны экспериментально никому до сих пор не удалось. Может быть, потому, что эти частицы чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом и поэтому обладают фантастической проникающей способностью, которая во много раз превосходит проникающую способность даже таких «всепроницающих» частиц, как нейтрино.

Что же касается квантов двух других гравитационных полей, получивших названия «гравифотонного» и «гравискалярного», то будучи столь же неуловимыми как гравитоны, они, в отличие от своих «собратьев», обладают вполне определенными массами. Впрочем, массы эти скорее всего весьма невелики, но в то же время не меньше, чем несколько тысячных триллионной доли массы электрона. Дело в том, что чем «легче» кванты, тем больше радиус их действия. И если бы гравифотоны и гравискаляры были чересчур легкими, то их влияние должно было бы неизбежно сказаться на характере движения небесных тел. А это неминуемо было бы зарегистрировано астрономами и астрофизиками.

Однако нельзя исключить и другую возможность. Гравифотоны и гравискаляры могут оказаться весьма тяжелыми частицами с массами, в сотни и тысячи раз превосходящими массу протонов – ядер атомов водорода. Но тогда их действие может проявляться лишь на ультрамалых расстояниях, то есть в глубинах микромира. Ответ на вопрос, каковы реальные значения масс этих образований, могут дать только будущие исследования.

Но самое интересное – другое. Оказывается, гравискалярные силы, подобно обычным силам тяготения, могут быть только «притягивающими». А гравифотонные – как «притягивающими», так и «отталкивающими», в зависимости от того, из чего состоят взаимодействующие тела – из вещества или антивещества. И тут мы сталкиваемся с совершенно неожиданным парадоксом: массы, состоящие из вещества и антивещества, должны притягиваться, а объекты, состоящие из обычного вещества – наоборот… отталкиваться. Иными словами, самые обычные окружающие нас предметы под действием гравифотонного поля тяготения должны разлетаться в разные стороны. Однако ничего подобного, как известно, не происходит. Почему? Возможно, гравифотонное взаимодействие значительно уступает по силе гравитационному и соперничать с ним просто не в состоянии. А, может быть, оно в самом деле проявляется лишь на ультрамалых расстояниях. Однако не исключено и другое. Вполне возможно, что гравифотонная антигравитация уравновешивается гравискалярным притяжением. И проявляет себя только привычное гравитационное притяжение.

Вот тут-то и появляется надежда на решение антигравитационной проблемы.

Для этого нужно воспользоваться теми ситуациями, когда гравискалярное притяжение слабее гравифотонного отталкивания. Определенные указания на реальность подобной возможности имеются. Весьма точные измерения «постоянной тяготения», проведенные в последние годы на разных высотах над земной поверхностью и в глубоких шахтах, показали, что ее значения в разных точках несколько различаются. Не исключено, что эти различия как раз и объясняются проявлениями антигравитации. Есть и другие обнадеживающие наблюдения.

В принципе возможен и контрольный проверочный эксперимент. Как было отмечено выше, и гравифотонные, и гравискалярные силы должны работать на притяжение. Поэтому в поле тяготения Земли антивещество должно весить больше, чем вещество. Соответствующий эксперимент может быть осуществлен на ускорителях элементарных частиц.

Разумеется, от гравифотонного отталкивания до создания антигравитационного космического корабля еще так же далеко, как от воздушного змея до реактивного авиалайнера. Однако важен сам факт. Главное, что антитяготение, судя по всему, существует. А остальное, как говорится – дело техники.

Кроме того, если бы все, о чем только что говорилось, подтвердилось, мы узнали бы много нового и о структуре нашего пространства.