11. Вид с разных точек Вселенной. Что увидит человек, переходя с произвольной скоростью из одной точки Вселенной в другую? Так как он обязательно направляется с Земли, то прежде всего он заметит, как быстро уменьшается Земля, занимавшая вначале немного менее половины неба в виде сероватой чаши, во внутренность которой он смотрит. Чаша становится все меньше и меньше и превращается уже в гигантское блюдечко.
Солнце будет изменяться гораздо медленнее; чтобы не спалить себя, мы будем от него удаляться, ввиду чего оденемся потеплее. Вид ззездного неба надолго останется неизменным; но вот Солнце уже превратилось в звезду; Земли и других планет давно не видно; узор созвездий заметно не тот, лишь мелкие звезды да Млечный Путь все те же.
Полетим быстрее; тогда все крупные звезды покажутся движущимися, — как деревья в лесу для быстро проезжающего мимо них путешественника; одни бы к нам приближались и светили сильнее, другие удалялись и исчезали из глаз. Полетим еще быстрее, потому что уже надоела эта перемена декораций! Если мы двигаемся вдоль лепешки Млечного Пути, то туман его с одной стороны все более и более разлагается на звезды и, наконец, исчезает. Звезды видны кругом, но Млечный Путь в виде полукруга — только с одной стороны… Теперь и звезды видны только с одной стороны… Звезды все тускнеют, мельчают, пропадают, и остается лишь дуга Млечного Пути… дуга эта постепенно уменьшается, превращаясь в туманное пятнышко.
Вглядываюсь и вижу кругом много таких же туманных пятнышек. Это — другие млечные пути. Я не вижу кругом ни звезд, ни Солнца, а только одни эти пятнышки, едва-едва белеющие… Пролетаю всю компанию пятнышек, которые оставляю в стороне, в одной куче. Куча уменьшается и исчезает… Полнейший мрак… Неужели это конец всему, пределы мира?! Как бы не так! Летим быстрее в том же направлении: и вот из мрака выделяется другая компания пятнышек — не тех, что мы оставили… Все повторяется в обратном порядке, и мы вступаем в новый мир, о существовании которого можем только догадываться.
И сколько таких миров, сколько таких смиренных, из бесконечности, компаний пятнышек?!..<…>
II
Всемирное притяжение
12. Как слабо взаимное притяжение земных тел. Камень падает в колодезь, пудовик давит на пол — это тяжесть. Причина ее — необъяснимое пока свойство материи притягивать к себе другую материю, подобно тому как магнит притягивает железо, но в гораздо слабейшей степени. Хотя было и много попыток объяснить всемирное притяжение, тем не менее все эти объяснения не были удовлетворительны[14] и потому были брошены. Кроме того, они вводили такие начала, которые были не более понятны, чем и взаимное стремление всех тел на расстоянии. Какое-нибудь необъяснимое начало принять неизбежно. Уж лучше принять за такое начало закон тяготения, который совершенно ясен, выражается математически и объяснил уже массу явлений.
Сила притяжения данной шаровой или точковой массы уменьшается (при удалении от нее), подобно умалению силы света по мере удаления от его шарового источника. Но, по-видимому, очень мало общего между тяготением и такими частичными силами. Действительно, тяготение не исчезает, не истощается, не зависит от температуры и освещения и не требует времени для своего распространения. В противном случае, например, накаленный или светящийся предмет притягивался бы Землей с непостоянной силой, т. е. весил бы различно, чего решительно еще никто не заметил. Также и разные части земного шара, будучи различно накалены, обнаружили бы стремление разорваться или исказить форму Земли. Земля с Луной, будучи физически различны, не могли бы иметь согласного движения кругом Солнца.
Итак, все тела и на всяком расстоянии притягивают друг друга.
Но только очень точные и трудные опыты[15] обнаруживают притяжение земных тел между собой, потому что даже сила притяжения таких масс, как горы, чрезвычайно мала. Масса Земли громадна, и потому-то действие ее мы легко замечаем.
Притяжение небольших тел обнаружилось бы в их сближении, если бы тому не препятствовало трение. Два тучных человека притягивают друг друга на расстоянии метра с силом 1/20 миллиграмма (миллиграмм — вес малейшей капельки воды, 1/4500 золотника). Эта сила если и согнет в дугу волос длиной в метр, то ни в каком случае не разорвет его, — не разорвет даже тончайшей паутинки. Может ли она после этого сдвинуть двух человек — победить сравнительно большое их трение о почву, на которой они стоят!
Тонна (61 пуд) с тонной в шарообразном виде и при расстоянии их центров в 1 метр притягиваются с силой 6 2/3 миллиграмма (1/670 золотника).
12. Сила и закон притяжения данной массы зависит от ее формы и плотности. Не думайте, что сила тяготения данной массы исключительно зависит от величины ее, расстояния и массы притягиваемого тела! Только для шаров или материальных точек притяжение пропорционально произведению притятивающихся масс и обратно квадрату их удаления. Для тел другой формы законы тяготения довольно прихотливы. Например, беспредельная пластина, ограниченная двумя параллельными плоскостями, а стало быть, и беспредельная масса, должна бы притягивать с беспредельной силой, а между тем этого совсем нет; притяжение довольно слабо, в зависимости от толщины и плотности пластины, оно нормально к ней и везде одинаково, на всяком расстоянии от нее.
Если расстояние предмета невелико в сравнении с величиной пластины, то при вычислении можно принимать ее за бесконечную; так, мы видели, что на одного жителя Земли приходится ее масса, равная массе плоского квадратного поля длиной и шириной в 1000 верст, а толщиной в 1 аршин (плотность его должна быть равна средней плотности Земли, или 5,5). Ходящий по нему человек будет испытывать почти на всем его пространстве и на высотах до нескольких десятков верст одно и то же притяжение (как будто бы пластина была бесконечна), которое в 6 миллионов раз меньше земного, или в 2000–3000 раз меньше, чем на поверхности астероида в 6 верст толщины (очерк 31).[16]
Чтобы беспредельная материальная пластина плотности Земли оказывала притяжение, равное земному, она должна быть толщиной в 4 тысячи верст (2/3 земного радиуса).
Зато притяжение такой плоскости не убывает ни на каком расстоянии и не изменяет своего направления (по другую сторону пластины, конечно, направление тяжести обратно).
Земля, расплющенная в диск (лепешку), производит тем меньшее притяжение, чем тоньше этот диск. Таким образом, теоретически притяжение Земли может быть уменьшено по желанию. А чтобы взаимное притяжение частей раздавленной планеты не могло согнуть ее в трубку или снова обратить в астрономическую каплю, можно придать диску слабое вращение, уничтожающее (центробежной силой) притяжение и препятствующее разрушению диска.
Разрыхление шаровидной планеты также умаляет притяжение на ее поверхности и внутри ее; например, уменьшение плотности, без нарушения массы, в 8 раз уменьшает притяжение в 4 раза; разрыхление в 1000 раз умаляет тяжесть в 100 раз.
Иногда произвольно громадные массы не производят на тела никакого механического влияния.
Так, пустой шар с концентрическими стенками и пустая цилиндрическая труба с такими же стенками[17] не производят никакого механического влияния на тела, внутри их помещенные, — не в геометрическом только центре, а где угодно. Внешнее притяжение трубы обратно удалению предмета от ее оси. Внешнее же притяжение шара обратно квадрату удаления от его центра.
13. Влияние тяготения на форму планет; тяжесть на разных планетах. Мы знаем, как поразительны по своим размерам небесные тела, и только они явно обнаруживают свою притягательную силу.
Благодаря тяготению все солнца и крупные планеты имеют форму почти совершенных капель. Если бы небесные тела были холодны и были устроены из самого прочного материала, какова, например, сталь, то и тогда бы они, при другой форме, не круглой, моментально бы раскрошились и округлились. Остались бы сравнительно незначительные неровности, как песчинки на полированном шарике.
15
Наиболее точные опыты были произведены Кавейдишем над притяжением шаров и Маскелином — над притяжением гор. Известен также опыт Эри — в рудниках.