Квинтэссенция. Книга первая - Ирина Львовна Радунская

тяготения. (Его многократно проверяли). На астрономических расстояниях закон тяготения не нарушается и на миллионную часть от миллионной доли от единицы (10). Такой результат получен сотрудниками Московского Государственного Университета (МГУ) В. Б. Брагинским и В. И. Пановым. Результат чрезвычайно точен. Но проблема осталась.

Случайное ли это совпадение?

К этому мы еще возвратимся. Но у читателя имеется уже достаточно сведений для того, чтобы самому поискать ответ на этот вопрос.

А пока вспомним о смене надписей на пакетах с сахаром.

История такова. Ученые решили унифицировать, то есть сделать единообразным процессы измерения, чтобы не возиться с переводом аршинов и дюймов в метры, фунтов и унций в килограммы и многих других архаических величин в современные меры. Это должно было упростить вычисления в науке и технике. В основу новой системы положили метр длины, килограмм массы и секунду времени. Систему назвали Международной Системой единиц, сокращенно — СИ (Система интернациональная).

При этом возникла трудность. Как быть с единицей силы? Ведь единица силы должна придавать единице массы ускорение в один метр за одну секунду. А груз массой в один килограмм, как и любой другой предмет, падающий вблизи поверхности Земли, приобретает ускорение в 9,8 метра в секунду за секунду, значит его ускоряет сила в 9,8 раза большая.

Раньше ученые выходили из положения придумав различные названия. Они писали: «Килограмм силы» и «Килограмм массы». Каждому было ясно, о чем речь. При этом автоматически получалось, что килограмм силы содержит 9,8 единицы силы, определяемой из второго закона Ньютона.

Но такой выход часто приводил к недоразумениям. Особенно среди учащихся.

Поэтому создатели системы СИ дали килограмму силы новое название. Они назвали его «ньютон», оставив за килограммом роль единицы массы.

Теперь все ясно. Сила в один «ньютон» за секунду увеличивает скорость тела, имеющего массу в один килограмм, ровно на один метр в секунду. Значит один ньютон в 9,8 раза меньше килограмма силы. Иначе говоря, один ньютон равен 0,102 килограмма силы.

Но нашлись ревнители чистоты. Они педантично спрашивали: что писать на пакетах?

Писать по-старому нельзя потому, что теперь в большинстве цивилизованных стран законом введена система СИ. А в этой системе вес должен измеряться не килограммами, а ньютонами.

Закон есть закон, рассуждали они, имея в виду законы, установленные людьми. Раз килограмм веса отменен, нужно писать не «чистый вес один килограмм», а «чистый вес 9,8 ньютона».

Нет, возражали другие. Люди нас не поймут. Они не привыкли к ньютонам. Ученым и инженерам ньютоны полезны, а как быть нам, покупателям и продавцам?

Тут вспомнили, как в прогнозах погоды попробовали сообщать об атмосферном давлении не в привычных миллиметрах ртутного столба, а объявлять о давлении в миллипаскалях. Как потом, учитывая протесты рядовых граждан, которые не слыхали о миллипаскалях, начали объявлять о давлении и в миллипаскалях и в миллиметрах ртутного столба. И, наконец, решили, что не так плохо ошибиться, как плохо повторять ошибки. И договорились: в науке и технике измерять давление паскалями, а в прогнозах погоды возвратиться к привычным миллиметрам ртутного столба.

При обсуждении ситуации с килограммами и ньютонами прозвучало третье мнение. Его суть: все знают, что инертная масса пропорциональна тяжелой. Это факт, неоднократно и точно проверенный. В науке следует различать единицы этих масс: килограмм инертной массы и ньютон тяжелой массы. но в обиходе лучше оставить все по-старому.

Победили соглашатели. Если нельзя писать килограмм веса и непривычно писать вес в ньютонах, говорили они, то давайте писать «один килограмм сахара» (или другого товара). И правильно и привычно. Ведь мы покупаем не килограмм массы или килограмм веса, а килограмм сахара или крупы.

Желая проверить правильность расфасовки, мы положим пакет на весы, а на их вторую чашку гирю, на которой написано «1 кг». И каждый, в силу своей привычки, вправе прочитать эту надпись как 1 кг веса, понимая, что, хотя это различные килограммы, существо дела от этого не изменяется. В пакете ровно 1 кг сахара.

Так с миром окончилась старая распря между килограммом массы и килограммом силы. Этими близнецами, каждый из которых обладает собственной индивидуальностью.

Предоставим еще раз слово Ньютону.

«Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально ее плотности и объему».

Массу удобно определять взвешиванием, «ибо она пропорциональна весу, что мною найдено опытами над маятниками».

Суть в том, что плотность вещества определяется как отношение массы к объему.

НЬЮТОН ПРИЗЫВАЕТ ЭФИР

Проблема тяготения возникла перед Ньютоном в 1665–1666 годах, когда он, опасаясь эпидемии чумы, покинул Кембридж и вернулся в деревушку Вулсторп, где в 75 километрах от Кембриджа располагалась ферма его матери.

Там он занимался, в основном, исследованием оптических явлений. Но тайна тяготения вновь и вновь привлекала его внимание. Он впоследствии писал, что «постоянно думал об этом предмете».

В мемуаре «Об одной гипотезе, объясняющей свойства света» (1675 г.) он допускает существование эфира, имеющего «то же строение, что и воздух, но значительно разреженнее, толще и эластичней».

Ньютон считал эфир материальной субстанцией, состоящей из основного инертного вещества, к которому примешены различные газы и пары. «В пользу такой неоднородности, по-видимому, говорят электрические и магнитные истечения и начало тяготения». Он считает эфир универсальной средой и допускает, что «может быть, все вещи и произошли из эфира». Если так, то эфир играет в мироздании более важную роль, чем квинтэссенция Аристотеля.

Притяжение кусочков бумаги наэлектризованным стеклом он считает вызванным испарением и конденсацией эфира. «Гравитационное притяжение Земли может также причиняться непрерывной конденсацией некоторого схожего эфирного газа. Этот газ — не основное тело косного эфира, но нечто более тонкое и субтильное, рассеянное в нем, имеющее, возможно, маслянистую или клейкую, вязкую и упругую природу».

«Солнце, как и Земля, быть может, обильно впитывает газы для сохранения своего сияния и для сдерживания планет, чтобы они не удалялись от него».

Ньютон, как мы знаем, не ограничился этим качественным описанием. Из того, что тяжесть действует одинаково во все стороны, непосредственно следует, что она определяется только расстоянием от притягивающего тела.

Если принять это предположение, то Луна удерживается на ее орбите земным притяжением. И можно, учитывая законы, установленные Кеплером для планетных орбит, определить, что на лунной орбите сила притяжения Земли ослаблена по сравнению с ее величиной на поверхности Земли. Насколько? Во столько раз во сколько квадрат радиуса лунной орбиты больше квадрата радиуса Земли.

Ньютон проделал эти несложные вычисления. Они не совпали с принятой в то время величиной радиуса Земли. Ньютон не опубликовал свои вычисления.

Лишь в 1682 году, узнав о результатах нового, более точного измерения радиуса Земли, полученных Ж. Пикаром,