Книга: Чем мир держится?

Масса со знаком минус

Масса со знаком минус

Много у тяготения загадок, но одна кажется особенно вызывающей. Все известные тела только притягиваются друг к другу. Мы не знаем случаев, когда гравитационное взаимодействие проявлялось бы в отталкивании тел. Не знаем — и все. Некоторые, хотя бы слабые, надежды в этом смысле отдельные ученые возлагают на антивещество.

Антивещество, как известно, отличается от вещества тем, что в нем заряды сменили свой знак. Электромагнитный, барионный и иные заряды, характеризующие атом, у антивещества — в сравнении с веществом — становятся из отрицательных положительными и наоборот. Хотя большинство физиков не считает, что аналогичная пертурбация имеет место и в случае гравитационного заряда, но проверить это просто необходимо.

Античастицы уже научились получать на мощных ускорителях. Требуется получить их достаточно и так организовать эксперимент, чтобы увидеть, как они отклонятся в поле земного тяготения. Пойдут вниз — значит, и у них гравитационный заряд положителен. Но вот если отклонятся вверх… Такие эксперименты готовятся.

Но пока где же она, отрицательная гравитация? Ответов несколько. Самый простой и, пожалуй, самый по духу традиционный из них объясняет отсутствие тел с отрицательной тяжелой массой исторически. Они родились из предполагаемого «первояйца» вместе с обычными телами. Но, подгоняемые силами отталкивания, давно разлетелись из пределов наблюдаемой части Вселенной или равномерно рассеялись по Вселенной. Метагалактика и сама-то разбегается, причем скорость этого разбегания, как мы видим, умеряется взаимным притяжением ее составных частей. А тела с отрицательной массой только разгонялись.

Второй ответ парадоксален, причем парадоксален уж очень наглядно.

У каждого тела две массы, равные друг другу, — тяжелая и инертная. Представим себе, что обе они поменяли свой положительный заряд на отрицательный. Теперь рассмотрим, как будет себя вести отрицательная инертная масса при отсутствии (конечно, невозможном на самом деле) массы тяжелой.

Вы толкаете тело, и оно ответит вам движением в вашу сторону, тем более быстрым, чем сильнее был толчок. А чтобы остановить такой предмет, его придется подталкивать сзади…

Первый закон механики Ньютона будет полностью справедлив и для поразительного вещества с инертной антимассой, только действие силы будет проявляться «не в ту сторону». Забавно, наверное, было бы побывать — хоть в фантастическом рассказе — на планете, где все происходит по первому антизакону механики Ньютона (или первому закону антимеханики).

Если здесь дверь в доме открывается внутрь, ее надо тянуть к себе при входе и толкать от себя при выходе из дома.

Представим теперь себе космическое тело, наделенное сразу отрицательной тяжелой и отрицательной инертной массами. Тяжелая масса его отталкивается от обычного космического тела, но «наоборотная» инертная масса реагирует на отталкивание по-своему, обращая его снова в притяжение. Результат: отрицательный гравитационный заряд проявляет себя точь-в-точь как положительный. Поди теперь определи, какая звезда или планета в самом деле имеет отрицательную массу…

Профессор Нью-Йоркского университета Б. Хоффман предполагает, что положительная масса может превращаться в отрицательную при потере большого количества энергии в виде гравитационного излучения. Но если под сомнением находится сама отрицательная масса, то еще сомнительней превращение в нее массы положительной.

Все это, конечно, сугубо абстрактные примеры. Между тем с возможностью существования (принципиального) отрицательной массы связана ведь возможность ее искусственного создания (пока — весьма проблематичная возможность, которая проходит скорее по ведомству научной фантастики). А единственный путь к кэйвориту, который можно хотя бы представить — по аналогии с изоляцией от электромагнитного заряда — видится в создании слоя вещества, в котором положительным массам противопоставляются отрицательные[22]. Мечта же о кэйворите, по мнению академика А. 3. Петрова и некоторых других ученых, вполне осуществима, в будущем, конечно.

Артур Кларк в своих «Чертах будущего» сформулировал полушутливый «Закон Кларка»: «Когда выдающийся, но уже пожилой ученый заявляет, что какая-либо идея осуществима, он почти всегда прав. Когда он заявляет, что какая-либо идея неосуществима, он, вероятнее всего, ошибается». «Пожилой возраст» применительно к физикам для Кларка означает просто: «после тридцати лет». А «положительные» высказывания о кэйворите принадлежат ученым, которым было в момент такой оценки значительно больше тридцати.

Надо, конечно, оговориться, что «единственный путь, который можно хотя бы представить», и путь, на котором в дальнейшем действительно находится решение, далеко не всегда совпадают, когда доходит до дела.

Существование отрицательной массы поставило бы науку перед рядом серьезнейших проблем. То, что при этом оказались бы возможны (не будем входить в подробности, почему именно) температуры ниже абсолютного нуля, — мелочь рядом с путаницей, которая может возникнуть с самым важным научным законом, гласящим, что причина всегда предшествует следствию.

Вероятнее всего, что именно к возможности отрицательной массы и придется отнести слово «никогда» в заголовке последнего большого раздела книги. Весьма вероятно также, что оно относится и к гипотетическим объектам, ставшим предметом следующей главы — тахионам, частицам, двигающимся быстрее света. Тахионы как будто не имеют прямого отношения к проблеме гравитации. Правда, в некоторых сомнительных гипотезах гравитации их привлекают для объяснения «причины тяготения». Частицы «тахионного газа» играют роль придуманных Лесажем и упомянутых в первом разделе книги частиц, подталкивающих тяготеющие тела друг к другу.

Однако современная, разрабатываемая десятками физиков гипотеза тахионов родилась на фундаменте специальной теории относительности, а та ведь очень тесно связана с теорией гравитации.

Главное же — «сверхсветовые» экскурсы физиков, даже если они приведут в тупик, показывают возможности современной теории, в частности ее умение обходить ею же установленные запреты. Опять-таки в этом разделе мы заглядываем в будущее, а уж к этому процессу предположение о тахионах, верно оно или неверно, со всей очевидностью имеет отношение.