Geum.ru

Леонардо да винчи, михаил ломоносов и гравитация

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ, МИХАИЛ ЛОМОНОСОВ И ГРАВИТАЦИЯ


Есть ли явление природы более известное, более доступное для наблюдения, более всего обусловливающее нашу жизнь, чем гравитация?! Однако гравитация, иначе говоря, тяготение тел, несмотря на свой всеобъемлющий характер, было и остаётся до сих пор весьма и весьма загадочным явлением. Понять природу тяготения пытались с давних времён. Из школьного курса физики мы помним основные этапы этого долгого пути, связанные с именами Кеплера, Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Если первые высказывания о тяготении относятся к античности, то возрождение интереса к этому явлению обнаруживается лишь в 16 – 17 веках. Венцом усилий европейских учёных той поры был закон всемирного тяготения, выведенный Исааком Ньютоном в 1687 году, гласящий, что две любые материальные частицы притягиваются по направлению друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. И всё же закон Ньютона, верный по сути, позволяющий описать с большой точностью обширный круг явлений, подтверждённый многократно опытом, в частности – открытием планеты Нептун, отвечает на вопрос: как тяготеют тела, но не отвечает – почему тяготеют? Решение этого вопроса Ньютон оставил потомкам.

В начале 20 века ответ на него попытался получить Альберт Эйнштейн. Он полностью пересмотрел устоявшиеся представления об абсолютности пространства и времени, решив, что прямолинейность и однородность пространства, а также равномерное течение времени нарушаются присутствием в этом пространстве масс. То есть массы как бы искривляют пространство-время, деформируют его, и это деформированное пространство обусловливает тяготение, движение и распределение тел во вселенной. Теория тяготения Эйнштейна при близком знакомстве кажется сложной, громоздкой и даже пугающей, но суть её проста. На сегодняшний день она считается наиболее совершенной, обоснованной и строгой физической теорией, и мало найдётся тех, кто отважился бы противопоставить ей иную точку зрения на природу гравитации, так велик её авторитет.

Но, вероятно, не многие знают, что в своё время причины тяготения, иначе – тяжести, занимали голову великого универсала эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Вместе с тем и в нашей русской истории был человек, которого по праву можно поставить рядом с Леонардо – Михаил Васильевич

Ломоносов. Учёный, художник, поэт, Ломоносов также не обошел своим вниманием причины тяжести тел. Но что самое замечательное, взгляды Леонардо и Ломоносова на природу тяготения полностью совпадали, хотя их разделяло три века времени и Ньютон.

В трудах Леонардо да Винчи по механике, в разделе «О стихиях, тяжести и легкости» читаем:

«Сначала о стихиях и что такое тяжесть и легкость, и о том, как тяжелое становится легким, а легкое тяжелым благодаря своему положению.

Анаксагор. Любая вещь происходит из любой вещи, и любая вещь становится любой вещью, и любая вещь возвращается в любую вещь, ибо то, что есть в стихиях, сделано из этих стихий (стихия, иначе, среда. Прим. Б.Г.).

Тяжесть рождается тогда, когда одна стихия расположена над другой стихией, более тонкой, чем она. Тяжесть производится стихией, вовлечённой в другую стихию.

Тяжесть – есть некое определённое акцидентальное (случайное, зависящее от случая. Прим. Б.Г.) действие, производимое одной стихией, увлечённой в другую: она имеет столько жизни, сколько есть в этих стихиях стремления вернуться на родину».

Теперь обратимся к работам М.В.Ломоносова. В разделе «О тяжести тел и об извечности первичного движения» находим изложение сути тяготения в виде теоремы:

«Положение.

Тяжесть тел не зависит от какой-либо притягательной силы, но от тяготительной материи.

Доказательство.

Приращения скорости движения, приобретаемые падающими телами – это движения, которых до того в данном тяготеющем теле не было, и которые, следовательно, являются производными. Но так как они связаны с тяготением и происходят от этой же самой причины, от которой зависит стремление тяготеющего тела к центру Земли, то очевидно, что тяготение есть движение производное и, следовательно, зависит от другого движущегося тела. Далее, приписывать это физическое свойство тел божественной воле или какой-либо чудодейственной силе мы не можем, не кощунствуя против Бога и природы; необходимо признать, что существует некая материя, своим движением толкающая тяготеющие тела к центру Земли».

Общим во взглядах на причину тяготения у Леонардо и Ломоносова является существование материальной среды (помимо известных нам газовых сред, жидкостных и сред плотных тел), заполняющей пространство, и среда эта активна. Если у Леонардо тяжесть тел объясняется взаимодействиями стихий (сред), различных своей тонкостью (плотностью), иначе, давлением, то у Ломоносова вместо стихий выступают взаимодействующие тела, но суть причины тяготения от этого не меняется, так как «тяготительная материя» сама есть тело, и другие тела находятся внутри у неё. Взаимодействие и причины движения тел в таком случае можно объяснить только исходя из представлений о давлениях, аналогичных давлениям стихий у Леонардо.

Однако взгляды Леонардо значительно проще, у него нет чёткой грани между телом и стихией, ибо само тело есть стихия, и именно потому в начале он приводит цитату из работ философа Анаксагора о единстве всего сущего: «…то, что есть в стихиях, сделано из этих стихий». Ценность же ломоносовской точки зрения заключается в постулировании вечности и неуничтожимости движения во вселенной, тесной связи его с тяготением и взаимодействиями всех видов от атомарного до вселенского. Для Ломоносова тяжесть есть, проще говоря, заторможенное движение. Кто хорошо знаком с содержанием специальной и общей теории относительности Эйнштейна, тот без сомнения увидит общность их идей со взглядами Ломоносова.

Итак, если мы допустим, что представления Леонардо да Винчи и Ломоносова на причину гравитации верны, то какою же плотностью должна обладать эта материальная среда?

Зная скорость света, то есть скорость передачи возмущения в заполняющей пространство среде, а также скорость передачи возмущения в каком-нибудь твёрдом теле, допустим, стали, и плотность стали, можно вычислить методом пропорций плотность предполагаемой среды. Не приводя расчётов, скажу, что плотность её оказывается колоссальной, и вес одного кубического сантиметра среды равняется примерно двум с половиной тоннам.

Но почему же мы не ощущаем эту огромную плотность? Почему тела движутся в среде, не испытывая заметного сопротивления? А потому что, следуя опять же Леонардо, тела не есть инородные данной среде образования, они «состоят» из среды, образованы ею. Короче говоря, частица материи, огромная совокупность которых составляет тело, есть некий динамический процесс в самой среде. Что представляет собой этот динамический процесс? По-видимому, он связан с изменениями в ограниченной области среды усреднённой плотности её в сторону сжатия или расширения, и как следствие этого, возникновение колебательного процесса плотности с периодической сменой фаз: сжатие – расширение. Непременным условием существования подобного колебательного процесса должна быть способность среды упруго сопротивляться деформациям плотности в ту и другую сторону. Колебания плотности имеют продольный характер, и частицу материи, в таком случае, можно представить в виде продольной стоячей волны, иначе, в виде трёхмерного осциллятора плотности в пределах потенциальной ямы, совершенно аналогичного осциллятору одномерной колеблющейся струны. К тому же, эта частица стабильна и энергоёмка, так как для деформации такой колоссальной плотности требуются огромные силы. Отсюда следует, что тело – совокупность множества частиц, и, стало быть, масса есть лишь огромная концентрация движения, заключённого в колебаниях плотности частицы-осциллятора. И теперь нам нетрудно понять, почему в известной формуле эквивалентности массы и энергии стоит квадрат скорости света. К тому же, поиски движения тел относительно среды здесь совершенно теряют смысл.

Я думаю, здесь не место излагать взгляды на структуру частиц материи и атомов, на причины объединения частиц в атомы, атомов – в молекулы и тела. Эта тема требует отдельного разговора. Поэтому я ограничиваюсь только поверхностным описанием существа явлений. За рамками статьи остаётся также множество других вопросов, связанных, в частности, с причинами образования и устойчивости частиц, их движения и взаимодействия. Эти вопросы невозможно объяснить и понять, не обращаясь непосредственно к строению вселенной.

Однако ближе к гравитации.

Итак, колебания частицы-осциллятора постоянно возбуждают вокруг себя сферические продольные волны, которые, распространяясь в пространстве со скоростью света, изменяют плотность среды, «поляризуют» её, создавая таким образом как бы поле возбуждённой плотности. А нам известно, что возбуждение плотности в среде сопровождается уменьшением давления в данной области. При объединении частиц в тело интенсивность поля прямо пропорционально возрастает и давление в прилегающем к нему пространстве соответственно уменьшается. Сила взаимного влияния двух тел посредством своих полей меняется обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Таким образом, на тело, находящееся в «пустом» пространстве вблизи другого тела с массой, несравнимо превосходящей массу первого тела, будет действовать выталкивающая сила в направлении ко второму телу. Эта выталкивающая сила по природе своей совершенно подобна архимедовой силе, действующей на погружаемое в воду тело с плотностью меньшей, чем у жидкости. Плотная среда «пустого» пространства как бы выдавливает из себя тела в направлении к более массивным телам, окружённым областью меньшего давления, заставляя их объединяться в одно целое.

При свободном падении тела различной массы приобретают одинаковое ускорение. Откуда оно берётся? На все «падающие» тела действует одинаковая выталкивающая сила. Но градиент величин давлений поля тяготения имеет постепенный характер. У поверхности Земли давление минимально, а с увеличением расстояния от поверхности оно возрастает. Таким образом, при движении тела вверх, вследствие нарастания давления, скорость его постепенно замедляется, а при движении вниз, с падением давления, тело ускоряется.

Эйнштейна в создании общей теории относительности вдохновляла давно известная, но никак не объяснимая эквивалентность тяжелой и инертной массы тела. Тяжелая масса, проще говоря, есть вес тела, т.е. то, что давит на нашу ладонь, когда мы держим тело на руке. Так называемую инертную массу мы ощущаем, когда поднимаемся в лифте, движущемся с ускорением, т.е. в данном случае мы также испытываем давление, но давление снизу, со стороны пола лифта. С увеличением скорости лифта увеличивается инертная масса нашего тела. Космонавт в поднимающемся космическом корабле испытывает огромные перегрузки именно потому, что оказывается буквально зажат инерционным давлением снизу и гравитационным давлением сверху. Давление – вот что является причиной эквивалентности тяжелой и инертной массы. Однако, если давление снизу, в случае создания эффекта инертной массы, очевидно, то гравитационное давление сверху, в случае создания эффекта тяжелой массы, далеко не очевидно. Нам удобней и привычней объяснять явление гравитации неким притяжением.

Вот, в общем, и всё. Изложенные здесь толкования представлений Леонардо да Винчи и Ломоносова причин тяготения тел, думается, поможет нам приоткрыть завесу над столь известным, но таким загадочным явлением гравитации.


Февраль 1986 г.