Яков Перельман - Межпланетные путешествия. Полёты в мировое пространство и достижение небесных тел.
Как видим, шар Уэльса, не имея внутри себя никакого двигателя, все же вполне приспособлен для межпланетных странствований...
Интересен у романиста самый момент отправления этого снаряда в путь. По идее Уэльса, тонкий слой „кеворита", покрывающий наружную поверхность снаряда, делает его совершенно невесомым. Невесомое тело не может спокойно лежать на дне воздушного океана; с ним должно произойти то же, что произошло бы с пробкой, погруженной на дно озера: пробка быстро всплывает на поверхность воды. Точно также невесомый снаряд, — отбрасываемый, к тому же, еще и инерцией вращающегося земного шара, — должен стремительно подняться ввысь и, дойдя до крайних границ атмосферы, умчаться по инерции в мировое пространство. Герои романа Уэльса так и полетели. И, очутившись далеко за пределами атмосферы, они, открывая одни заслонки, закрывая другие, подвергая свой снаряд притяжению то Солнца, то Земли, то Луны, — постепенно добрались до поверхности нашего спутника. А впоследствии точно таким же путем снаряд благополучно возвратился на Землю.
Этот проект небесных путешествий, так заманчиво представленный в романе, невольно подкупает своей внешней простотой. На первый взгляд он кажется настолько правдоподобным, что естественно возникает мысль: не заложено ли в нем здоровое зерно, и не в этом ли направлении следует искать разрешения задачи межпланетных путешествий? Нельзя ли, в самом деле, изобрести вещество, непроницаемое для тяготения, и, пользуясь им, устроить космический дирижабль?
Стоит, однако, вдуматься поглубже в эту идею, чтобы убедиться в ее полной несостоятельности.
Самая загадочная сила природы
Не говорю уже о том, как мало у нас надежды найти когда-нибудь вещество, непроницаемое для тяготения. Причина тяготения нам неизвестна: со времен Ньютона, открывшего эту силу, мы ни на шаг не приблизились к познанию ее внутренней сущности. Без преувеличения можно сказать, что тяготение — самая загадочная из всех сил природы. Мгновенная быстрота, с которой она, повидимому, распространяется, лишает нас возможности придумать удовлетворительное объяснение ее сущности[5].
Столь же непостижимо и то, что тяготение изменяется сообразно не поверхности тела, не его объему, а массе, т.-е. способности тела приобретать большее или меньшее ускорение под действием силы. При таких условиях ставить решение проблемы небесных путешествий в зависимость от изобретения фантастического экрана (заслона) для тяготения — значит обречь себя на неопределенно долгое, быть-может, и бесплодное ожидание.
Но пусть даже заслон тяготения — фантастический „кеворит" — найден, пусть с его помощью сооружен снаряд по проекту английского романиста. Пригоден ли будет этот снаряд для межпланетных путешествий, как описано в романе? Посмотрим.
Смущает нас, прежде всего, скорость. Там, где маршруты исчисляются сотнями тысяч и миллионами верст, от экипажа, естественно, требуется огромная быстрота перемещения. Между тем, по этой части с нашим межпланетным дирижаблем обстоит далеко неблагополучно. В самом деле, какая сила движет и управляет снарядом Уэльса? Сила притяжения различных небесных тел. Но мы уже знаем, что на больших расстояниях эта сила способна сообщить небольшому телу в первые часы лишь весьма умеренную скорость. Можно было бы доказать несложным вычислением, что под действием одного лишь лунного притяжения предмет с расстояния Земли должен падать на Луну больше 43 дней!
Своим притяжением Луна может заставить предмет, находящийся от нее на расстоянии Земли, передвинуться в первую секунду всего лишь на несколько тысячных долей дюйма. Под действием Солнца то же тело переместилось бы в первую секунду на 1/8 дюйма. Влияние притяжения далеких планет, а тем более — звезд, на наш фантастический снаряд было бы исчезающе ничтожно[6].
И хотя полученная снарядом скорость увеличивается с каждой секундой, — все же пришлось бы ждать целые часы, целые сутки, чтобы снаряд накопил скорость, хоть сколько-нибудь сравнимую с теми гигантскими расстояниями, которые придется преодолевать в межпланетных пустынях[7].
Экран тяготения и вечный двигатель
Мы подходим к самому убийственному доводу против проекта английского романиста, к первородному греху его основной идеи. В уме читателя, вероятно, уже мелькнула тень сомнения, когда романист говорил нам о возможности поднять тяжелый груз „хоть соломинкой", поместив под ним непроницаемый для тяготения экран. Да ведь это же значит ни более ни менее, как разрешить древнюю проблему вечного двигателя, создать энергию „из ничего"! Вообразите, в самом деле, что мы уже обладаем экраном тяготения. Тогда мы подкладываем этот экран под любой груз, поднимаем, без всякой затраты энергии, наш теперь уже невесомый груз на любую высоту и затем снова убираем экран. Груз, конечно, падает вниз и может произвести при падении некоторую работу. Мы повторяем эту простую операцию дважды, трижды, тысячу, миллион раз, сколько пожелаем — и получаем произвольно большое количество энергии, не заимствуя ее ниоткуда!..
Выходит, что непроницаемый для тяготения экран дает нам чудесную возможность создать энергию, сотворить ее „из ничего", ибо ее появление, повидимому, не сопровождается одновременным исчезновением равного количества энергиии в какой-нибудь иной форме или— в другом месте. Если бы герой Уэльса, действительно, побывал на Луне и возвратился на Землю тем способом, какой описан в романе, то в результате подобного путешествия мир обогатился бы новым запасом энергии. Общее количество ее во вселенной увеличилось бы ровно на столько, сколько составляет разность работ, совершаемых силою тяжести при падении человеческого тела с Луны на Землю и с Земли на Луну. Земля притягивает сильнее, чем Луна, и, следовательно, первая работа больше второй. Пусть этот прирост энергии ничтожен по сравнению с неисчерпаемым запасом ее во вселенной — все же такое сотворение энергии есть несомненное чудо, противоречащее основному закону природы, который гласит:
„Общий запас энергии во вселенной ни при каких обстоятельствах не увеличивается и не уменьшается, а остается постоянным".
Если мы пришли к столь явному противоречию с законами природы, к возможности создавать энергию „из ничего", — то это по-просту значит, что в наше рассуждение вкралась незамеченная нами основная ошибка. Нетрудно понять, где именно надо эту погрешность искать. Идея экрана, непроницаемого для тяготения, сама по себе нисколько не нелепа; но ошибочно думать, будто помощью его можно сделать тело невесомым, не затрачивая при этом никакой энергии. Нельзя перенести тело за экран тяготения, не производя никакой работы. Невозможно задвинуть шторы „кеворитного" шара, не применяя силы. То и другое должно сопровождаться затратой определенного количества энергии, равного тому количеству ее, которое потом является словно созданным „из ничего". В этом и состоит разрешение загадки, к которой мы пришли.
Задвигая заслонки своего межпланетного снаряда, герои Уэльса тем самым словно рассекали невидимую цепь притяжения, которая приковывала их тела к Земле. Мы в точности знаем крепость этой цепи и можем вычислить величину работы, необходимой для ее разрыва. Это та работа, которую вы совершили бы, если бы перенесли весомое тело с земной поверхности в бесконечно удаленную точку пространства, где сила земного притяжения равна нулю.
Большинство людей привыкло относиться к слову „бесконечность" с мистическим благоговением, и упоминание этого слова нередко порождает в уме не-математика совершенно превратные представления. Когда я упомянул о работе, производимой телом на бесконечном пути, многие читатели, без сомнения, уже решили про себя, что работа эта бесконечно велика. На самом же деле она хотя и очень велика, но имеет значение конечное, которое математик может в точности вычислить. Работу перенесения весомого тела с земной поверхности в бесконечность мы можем рассматривать как сумму бесконечного ряда слагаемых, которые быстро уменьшаются, потому что с удалением от Земли сила притяжения беспредельно ослабевает. Сумма таких слагаемых, хотя бы их было и бесчисленное множество, нередко дает результат конечный. Прибавьте к копейке полкопейки, затем еще 1/4 копейки, затем 1/8, потом 1/16, 1/32, и т. д.; вы можете продолжать такой ряд целую вечность, присчитывая все новые и новые прибавки, — и все-таки в результате суммирования получите не более двух копеек! При учете работы тяготения мы имеем нечто в роде подобного сложения, и читатель не должен удивляться, что работа эта даже на бесконечном пути имеет конечное значение. Можно вычислить, что для груза в 1 килограмм работа перенесения гири с земной поверхности в бесконечность составляет немного более 6-ти миллионов „килограммометров". Так как эта техническая оценка работы не для всех понятна, то поясню, что она равна величине работы, которую произвел бы, например, подъемный кран, подняв паровоз с тендером на высоту 30 сажен (100 тонн на высоту 60 метров). Это не бесконечно большая работа, хотя и достаточно значительная для человеческих сил.
