Тайны квантового мира: О парадоксальности пространства и времени

Однако абсолютных запретов, применимых всегда и всюду, в природе не бывает, и сравнительно недавно физики, разрабатывающие варианты дальнейшего развития общей теории относительности Эйнштейна, совершенно неожиданно обнаружили, что в природе, по-видимому, действительно должно быть «антигравитационное» поле, для которого постулат о равенстве гравитационного заряда и массы принимает специфический вид.

Все эти исследования связаны с миром элементарных частиц, для которого физики накопили огромный экспериментальный материал. Анализируя его, ученые постепенно осознали удивительный факт, что слабое силовое взаимодействие, ответственное за радиоактивный распад, сильное взаимодействие, удерживающее частицы в атомном ядре, и электромагнитные силы являются проявлениями одного и того же физического поля. Большие надежды физики связывают с перспективой превращения силового трио в квартет путем добавления в теорию четвертого взаимодействия — гравитации. Предварительные результаты уже показывают, что в природе вполне могут действовать несколько типов гравитационных полей. На сверхмалых расстояниях они тесно связаны между собой и изменение одного сразу вызывает изменения других. Это единое поле содержит супергравитационный мультиплет —

семейство нескольких взаимопревращающихся силовых компонентов. Расщепляются и становятся практически независимыми они только на больших расстояниях. Новые супергравитационные компоненты, дополняющие известное нам гравитационное поле, — пока только гипотеза, но уже сейчас они составляют один из интереснейших вопросов современной физики. А самое интересное в том, что здесь есть возможность для антигравитации. Оказывается, что такие силы могут быть как притягивающими, так и отталкивающими. Это зависит от того, из чего состоят взаимодействующие тела — из вещества или из антивещества. Вещество и антивещество притягивают друг друга подобно тому, как это происходит в поле обычных гравитационных сил. А вот куски вещества, как показывает расчет, должны отталкивать друг друга!

Результат удивительный. Казалось бы, необычных сил следует ожидать между веществом и антивеществом, а получается наоборот — антигравитация возникает в веществе. Под действием гравитационных сил куча песка и куль муки должны разлететься, как при взрыве. Ничего похожего мы не наблюдаем, поэтому можно было бы предположить, что таких дальнодействующих гравитационных сил в природе вообще нет.

Вспомним, как много столетий назад Галилео Галилей изучал падение различных предметов с Пизанской башни, опровергая господствовавшее в то время мнение, что легкие тела падают быстрее тяжелых. И вот оказывается, что в вывод Галилея, возможно, придется внести уточнения!

Что касается зависимости силы от расстояния, то закон Ньютона с огромной точностью подтверждается астрономическими наблюдениями. Количественная мера притяжения, то есть гравитационная постоянная, измеряется в лаборатории, но с гораздо меньшей точностью. И вот уже некоторые экспериментальные исследования бросают тень сомнения на безупречную зависимость силы от расстояния! Умозрительные неклассические модели тяготения обсуждались теоретиками давно. В попытках уличить тяготение в отклонении от закона Ньютона во многих странах проводились тщательные измерения зависимости силы от расстояния. Оказалось, что в диапазоне от сантиметра до десяти метров величина гравитационной постоянной остается неизменной с точностью до десятой доли процента. Однако на иных — меньших и больших — расстояниях сохраняется принципиальная возможность того, что существуют отклонения от закона Ньютона.

Здесь ученых привлекли результаты многолетних измерений ускорения свободного падения тел в шахтах на разных глубинах. Такие измерения при условии хорошего знания геологических структур в окрестности шахты дают возможность независимого определения гравитационной константы, которая оказалась примерно на процент больше, чем измеренная в лаборатории с помощью весов Кавендиша. На этой основе была выдвинута гипотеза о существовании силы отталкивания с радиусом действия около двухсот метров, пропорциональной барионному заряду вещества. Эта гипотеза подверглась проверке данными классических экспериментальных работ. Обнаруженное эффектное согласие предсказаний гипотезы с опытом произвело в научном мире сенсацию и вызвало поток предложений новых путей проверки обнаруженного эффекта.