Перерастая бога. Пособие для начинающих

Т. Г. Гексли (друг Дарвина, встречавшийся нам в главе 1) говорил: «Наука — не что иное, как вышколенный и организованный здравый смысл». Но я не уверен, что он был прав. Истории, которые я рассказываю вам в этой главе, явно сопротивляются здравому смыслу. Галилей бросил здравому смыслу вызов, доказав, что если пренебречь сопротивлением воздуха (проводить этот опыт нужно в вакууме), то пушечное ядро и перышко, брошенные с определенной высоты, коснутся земли одновременно.

«Не может быть, что вы всерьез, Галилей!» И тем не менее это так.

И вот почему Галилей был прав. Согласно Исааку Ньютону, каждое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу под действием гравитации. Сила тяготения пропорциональна произведению масс данных двух тел (пока что вы можете представлять себе массу как вес, хотя между этими понятиями и имеется разница, о которой мы еще поговорим). Пушечное ядро намного массивнее пера, так что сила тяготения, воздействующая на ядро, будет большей. Но и для того, чтобы разогнать его до одинаковой скорости с пером, потребуется больше силы. Два этих различия полностью компенсируют друг друга, и в результате перышко и пушечный снаряд касаются земли в одно и то же мгновение.

Я обещал разъяснить, в чем разница между массой и весом. На нашей планете масса предмета — скажем, человека — равна его весу и составляет, допустим, 75 килограммов. Однако на космической станции человек невесом. Его вес равен нулю, в то время как масса — все те же 75 кило. Пушечное ядро на космической станции будет парить подобно воздушному шарику. Но попытайтесь бросить его через кабину, и вы убедитесь, что массы в нем предостаточно. Это потребует немалых усилий. И если вы не упираетесь в стену, то, толкнув ядро, вы и сами оттолкнетесь в противоположном направлении. Совсем не так же, как с воздушным шариком. А когда ядро достигнет стены напротив, оно врежется в нее с «тяжелым» ударом и, возможно, что-нибудь повредит. Если оно ударит кого-нибудь по голове, то причинит ему боль (опять-таки в отличие от воздушного шарика), даже несмотря на то, что и ядро, и голова невесомы. Вес пушечного ядра — это мера той силы, с какой его тянет вниз земная гравитация. А его масса — мера количества содержащейся в нем материи. Если вы попытаетесь взвесить пушечное ядро, находясь на космической станции, то и оно, и весы будут свободно парить около вас, и ядро не будет производить никакого давления на взвешивающее устройство. Его вес будет равен нулю.

То же самое будет, если выпрыгнуть из самолета, сидя на весах. И вы, и весы будете падать с одинаковой скоростью. Так что и в этом случае на весы не будет оказываться никакого давления: они будут показывать значение вашего веса равным нулю. Ваш вес равен нулю, пока вы падаете. Но масса сохраняется вся, целиком.

Здесь-то и кроется подсказка, почему на космической станции пушечные ядра (а также люди и весы) парят в невесомости. Нередко считается, будто дело в том, что они слишком удалены от Земли и потому недосягаемы для земного притяжения. Это грубая ошибка, хотя и очень распространенная. В действительности же гравитационная сила Земли примерно одинакова что на космической станции, что на уровне моря, поскольку космическая станция находится не так уж и далеко. Причина, по которой предметы там невесомы, состоит в том, что они — подобно человеку, выпрыгнувшему из самолета, сидя на весах, — непрерывно падают. Только в данном случае падают они вокруг Земли. Луна тоже непрерывно падает вокруг Земли. Она невесома, хотя ее масса составляет 10 тысяч миллиардов миллиардов килограммов.

Луна невесома и непрерывно падает вокруг Земли?

«Не может быть, что вы всерьез!» И тем не менее это так.

Наша планета представляется нам неровной и морщинистой: изборожденной долинами и утыканной горными хребтами. В конце концов, гора Эверест имеет почти 9 километров в высоту, и первых двоих взобравшихся на нее людей чествовали как героев. Но если уменьшить Землю до размеров мячика для настольного тенниса, ее поверхность повсеместно окажется ровной. Даже Эверест будет незаметен на ощупь: он станет величиной с песчинку на шлифовальной бумаге мельчайшей зернистости.

«Не может быть, что вы всерьез!» И тем не менее это так.

Убедитесь сами. Высота Эвереста вам известна. Измерьте мячик для пинг-понга, разузнайте, каков диаметр Земли, — и посчитайте.