к оглавлению   О скорости гравитационных волн   Реальная физика   работы по эфирной физике к библиотеке  

Н.Т. Роузвер

ПЕРИГЕЛИЙ МЕРКУРИЯ ОТ ЛЕВЕРЬЕ ДО ЭЙНШТЕЙНА

N. T. Roseveare

MERCURY'S PERIHELION FROM LE VERRIER TO EINSTEIN

(веб-мастер приносит свои извинения за низкое качество, материал еще не отредактирован после сканирования)

Глава 4. Гипотеза Зеелигера об околосолнечном веществе

4.1. Альтернативная гипотеза о материи в пределах орбиты Меркурия

Убедившись, что гипотеза Холла не согласуется с наблюдаемым движением Луны и, следовательно, не может служить объяснением аномального смещения перигелия Меркурия, Ньюком был вынужден вернуться к закону обратных квадратов и поиску материальной причины смещения. К тому времени появился целый ряд новых теорий тяготения. Однако по настоящему ни одна из них не стала альтернативой теории Ньютона, простой и ясной и одновременно способной полностью объяснить наблюдаемое смещение. В 1859 г. Леверье пришел к мысли, что его причиной служит влияние группы астероидов, окружающих Солнце. Из-за отсутствия наблюдательных доказательств его идея была в конце концов отвергнута, хотя нельзя забывать, что попытки подтвердить ее фактами в основном были направлены на поиск планеты Вулкан.

Новая “материальная” гипотеза, которую поддержал Ныоком, была совершенно иной. Это была гипотеза колец вещества (которая, как мы уже знаем, в принципе могла описать все найденные Ньюкомом аномалии), но в отличие от ее первого варианта сразу же опиравшаяся на наблюдательную основу — зодиакальный свет. Как известно, зодиакальный свет представляет собой слабое свечение, видимое при благоприятных условиях в сумерках и на рассвете. Охваченная свечением область неба по форме похожа на конус, вершина которого указывает приблизительно на точку заката или восхода Солнца, а ось вытянута вдоль зодиакального пояса. Малая яркость сияния затрудняет его наблюдения, и, как мы впоследствии увидим, данные о зодиакальном свете зачастую противоречили друг другу. В наше время это свечение принято связывать с отражением и рассеянием солнечного излучения на множестве крошечных частиц, окружающих Солнце. В середине XIX в. бытовало несколько противоречивых толкований зодиакального света, однако с веществом, требующимся для гипотезы Леверье, его не связывал никто.

Первым это сделал немецкий астроном Хуго фон Зеели-гер. Он родился в 1849 и умер в 1924 г. С 1882 г. вплоть

Гипотеза Зеелигера об околосолнечном веществе


до самой смерти он занимал должность профессора астрономии и был директором Мюнхенской обсерватории. Будучи одним из влиятельнейших астрономов Германии, Зеелигер руководил диссертационными работами многих астрономов и с 1896 по 1921 г. возглавлял Астрономическое общество. Свою гипотезу относительно зодиакального света он опубликовал в 1906 г. Поскольку других убедительных гипотез в та время не было, а из астрономов мало кто осмеливался взяться за разработку новых радикальных физических идей, эта гипотеза быстро обрела известность. Идея Зеелигера была очень удачной: она завоевала широкую поддержку, объясняла все, что требовалось, и вдобавок не противоречила наблюдательным фактам. Свои позиции она начала сдавать лишь после 1915 г., когда стала набирать силу общая теория относительности. Но даже и тогда некоторые ученые так и не отказались от ньютоновой теории и сохраняли веру в возможность объяснения смещения перигелия Меркурия с позиций гипотезы зодиакального света.

В конце главы мы рассмотрим взгляды трех видных астрономов— Фрейндлиха [122], де Ситтера [84, 85] и Джеффри-са [184] и условия, в которых гипотеза Зеелигера была опровергнута ими. Другие гипотезы, объясняющие смещение, мы проанализируем в гл. 6 и 7- Они были связаны с появлением в начале XX столетия новых теорий тяготения, и их сторонниками были в основном физики. Что касается астрономов-практиков, то их чаяниям наилучшим образом отвечала именно гипотеза Зеелигера. Перед тем как приступить к ее подробному обсуждению, коснемся предшествующих ей идей, связанных с зодиакальным светом, и ранней работы Зеелигера.

4.2. Зодиакальный свет

Первым, кто обратил внимание на важность явления зодиакального света, был, по всеобщему признанию, итальянский астроном Кассини, переехавший в 1669 г. в Париж и ставший руководителем новой Парижской обсерватории. Он начал проводить систематические наблюдения зодиакального света и даже выдвинул объясняющую его гипотезу. В астрономической литературе отмечено и несколько более ранних ссылок на зодиакальный свет. В список Джонса [188] вошли упоминания о зодиакальном свете, начиная с Плиния и кончая английским естествоиспытателем Чалдреем [59], который рекомендовал зодиакальный свет для “наблюдений тем, кто занимается математикой”. Чалдрей отмечал, что в северных широтах его можно видеть в феврале и марте сразу же после захода Солнца, но он не знал, что на тех же широтах он виден и осенью перед восходом Солнца. Кассини, впервые

упомянувший о зодикальном свете в. 1683 г., сразу же предложил и объясняющую его гипотезу [53]. Его идея состояла в том, что вокруг Солнца в окрестности эклиптики есть множество малых частиц, которые либо светятся сами, либо отражают свет Солнца. Кассини полагал, что светящееся вещество имеет ту же природу, что и вещество солнечных пятен и факелов, и его источником служит Солнце. Ось симметрии света, как тогда казалось, совпадала с плоскостью экватора Солнца. Поскольку было хорошо известно, что “пятнистость” Солнца меняется, связь зодиакального света с пятнами давала возможность объяснить меняющиеся условия его видимости. Кассини отмечал, что с 1688 г. интенсивность света стала падать, и с того же времени перестали наблюдаться пятна.

Кассини указывал на аналогию зодиакального света и Млечного Пути, который выглядит диффузным объектом, но на самом деле состоит из множества звезд; в свою очередь зодиакальный свет — тоже диффузное свечение множества “малых планет” [53, с. 206]. Использование здесь слова “планета” означало, что рассеивающие частицы не только выброшены из недр Солнца, но и движутся вокруг него подобно Меркурию или Венере. Считается, что Кассини, опасаясь преследования церкви, не мог открыто признать движение Земли [91, 380], поэтому он добавил, что движение этих малых планет описывают системы мира как Птолемея, так и Коперника и Тихо Браге. Возможно, что идея о движении этих частиц вокруг Солнца родилась у Кассини под влиянием письма Николая Фатио де Дюийе [53, с. 157]. В нем Фатио говорил о крупных частицах неправильной формы, обращающихся вокруг Солнца и отражающих его свет. Гипотеза Фатио— Кассини дожила до наших дней, правда, от связи с пятнами отказались, и “управлять” движением частиц вокруг Солнца стало тяготение. В любом довоенном учебнике по астрономии можно было встретить объяснение свечения “частицами диаметром в миллиметр с низким альберо, как у Луны, со средним расстоянием между частицами порядка 8 км” [310, с. 359].

Существовали и другие гипотезы о природе зодиакального света. В 1731 г. де Мэйран высказал мысль, что он объясняется свечением атмосферы Солнца. Но Лаплас позднее показал, что неподвижная относительно центрального тела атмосфера не может простираться за расстояние, на котором центробежная сила сравнивается с силой притяжения. В статье о зодиакальном свете, вошедшей в восьмое издание “Британской энциклопедии”, Роберт Мейн [237] писал, что до исследований Лапласа единственным общепринятым было объяснение де Мэйрана. Интерес к зодиакальному свету никогда не был большим, но после того как Био высказал мысль, что знаменитый метеорный дождь 1833 г.,_ возможно, был связан с прохождением Земли через узел орбиты, по которой движется светящееся вещество, он заметно вырос.

В 184'4 г. Узо попытался доказать, что зодиакальный свет может иметь “в большей степени, чем полагали до сих пор, местное происхождение”. Это мнение поддержал капеллан , американского флота Джордж Джонс. Во время плавания по Тихому океану он произвел многочисленные наблюдения зодиакального света и высказал предположение, что светится кольцо не вокруг Солнца, а вокруг Земли [187, 188]. С критикой его идеи, однако, выступил Барнард [24]; его основной аргумент состоял в том, что ось симметрии зодиакального света не показывает параллактического смещения и занимает на небесной сфере фиксированное положение вне зависимости от положения земного наблюдателя. Следовательно, предложенное Джонсом объяснение было неверным. Казалось бы, этот и другие критические аргументы должны были убедительно опровергнуть гипотезу локального кольца, но тем не менее в 1910 г. в своей книге по физике Солнца Прингс-хайм [297] писал, что “многие исследователи приписывают зодиакальный свет кольцу вокруг Земли”.

Выдвигались не только “материальные” гипотезы зодиакального света. Так, Бальфур Стюарт считал свечение следствием электрических разрядов в земной атмосфере [298, 299]; по мнению Брюстера, это Земля, двигаясь по орбите, оставляет видимый след в эфире [39]. Чаллис [56] пытался совместить это явление со своей гидродинамической моделью, предполагая, что совместное влияние собственного движения Солнца и его осевого вращения оказывает возмущающее действие на эфир.

Сам по себе зодиакальный свет очень труден для наблюдений, поэтому при сравнении критических высказываний Барнарда [24] по поводу идеи Джонса с аргументами Пиацци Смита [293] могло бы показаться, что обсуждаются разные явления. Так, Джонс пришел к локальной гипотезе зодиакального света потому, что он наблюдал свечение одновременно на западе и востоке небосвода в момент, когда солнце находилось глубоко под горизонтом. Пиацци Смит этим наблюдениям не верил, ибо сам он никогда ничего подобного не наблюдал. Напротив, Барнард вполне допускал надежность наблюдений Джонса, но пришел к совершенно иному представлению, считая, что рассеивающее вещество лежит и за пределами орбиты Земли. Более того, в 1854 г. Брорзен открыл противосияние — слабое свечение в области неба, прямо противоположной Солнцу; стало ясно, что это как бы “часть” зодиакального света — полосы, протянувшейся череа

зодиакальные созвездия и немного увеличивавшей яркость свечения к середине. Такое представление прямо противоречило гипотезе Джонса, которая предсказывала большую интенсивность противосияния по сравнению с зодиакальным светом вблизи горизонта. Споры шли даже о наклоне полосы свечения. Многие считали, что она совпадает с плоскостью эклиптики — Проктор отмечал это как “хорошо известный факт” [299, с. 164], так же думал и Ньюком [257, с. 115]. Кассини [53, с. 143], напротив, полагал, что она симметрична относительно плоскости солнечного экватора, наклоненной к эклиптике под углом 7°. Основываясь на анализе наблюдений Вольфа [393] и Маршана [239], то же мнение разделял и •Зеелигер. И наконец, Райт [395] показал, что зодиакальный свет поляризован в плоскости, проходящей через Солнце, и что его спектр аналогичен солнечному. Он заключил, что “это солнечный свет, отражаемый твердым веществом. Оно находится в форме небольших тел (метеороидов), обращающихся вокруг Солнца по орбитам, близким к плоскости эклиптики” [395, с. 458].

Таковы были представления о зодиакальном свете на рубеже веков. Возможно, самое большое различие мнений Зеелигера и Ньюкома состояло в том, что Зеелигер допускал • наклон в 7° плоскости рассеивающего вещества к эклиптике. Вспомним, что основным аргументом Ньюкома против “материальной” гипотезы и был высокий наклон кольца, который он считал малоправдоподобным по динамическим соображениям. Поскольку у Зеелигера имелось прямое наблюдательное доказательство такого наклона, он мог и не считаться с этим критическим аргументом Ньюкома.

В 1906—1919 гг. дискуссия касалась уже возможного значения массы рассеивающего вещества, само же его существование уже считалось доказанным. Обычно вопрос ставился в такой форме: если масса этого вещества достаточна для объяснения найденных Ньюкомом аномалий, может ли его свечение быть таким слабым? Мы, следовательно, вновь вернулись к вопросу о наблюдениях, который в несколько иной форме так беспокоил Леверье.

4.3. Зеелигер и закон обратных квадратов

В 1906 г. Зеелигер объяснил аномальное смещение перигелия “материальными” причинами, хотя несколько раньше он попытался дать альтернативное решение проблемы путем изменения закона обратных квадратов. Правда, сделано это было с совершенно другой целью — он хотел “снять” космологический парадокс, связанный с ньютоновым законом тяготения. Впервые этот парадокс был сформулирован самим

Зеелигером и обсуждался в статье 1895 г. [325], а в несколько более детальном виде— в 1896 г. [326]. В последней из этих статей цитировалась работа Неймана [253], в которой автор, упоминая о статье Зеелигера 1895 г. [325], отмечал, что сам он высказал эту идею намного раньше [251, с. 502]. Однако это было беглое упоминание проблемы в статье, посвященной вопросам электродинамики. Парадокс Зеелигера состоял в следующем. Для вещества, равномерно распределенного со средней плотностью б, с законом для потенциала f(r) полный потенциал в заданной точке пространства (в сферических координатах) будет равен

sin ydy

0“

В ньютоновом поле тяготения f(r) = \/r, поэтому подынтегральная функция равна 8г. Считая плотность б конечной и переходя к бесконечной Вселенной, т. е. устремляя R{ к бесконечности, мы столкнемся с расходимостью формулы и получим бесконечное значение потенциала V и, следовательно, неопределенную величину силы тяготения *. То же самое получится и для закона Холла (Зеелигер называл соответствующее выражение формулой Грина, так как Грин изучал ее раньше), поскольку подынтегральная функция 8rl~n (где п< 1) тоже дает расходящийся интеграл. Нейман рассматривал потенциал вида

лишенный этого недостатка, как и потенциал, которому отдавал предпочтение Зеелигер, взявший выражение для силы в виде произведения г-2ехр( —Хг). Этот закон, о котором в 1896 г. Зеелигер говорил как “только о примере”, был введен в 1894 г. в связи с решением аналогичной проблемы, вставшей перед Шезо и Ольберсом (так называемый парадокс Ольберса). Задаваясь вопросом,, почему в бесконечной однородной Вселенной ночное небо все же темное, Ольберс в качестве решения предложил учитывать поглощение света на пути к нам. При этом интенсивность приходящего света должна падать обратно пропорционально произведению квадрата расстояния на экспоненциальный множитель ехр(—Кг) ^ Модифицированный таким путем закон обратных квадратов давал возможность объяснить смещение перигелия Меркурия, и Зеелигер не преминул этим воспользоваться. Он сравнил наблюдаемые смещения перигелиев планет с предсказаниями законов Неймана, Грина и экспоненциального закона Лапласа; параметры этих законов были выбраны в соответствии со смещением перигелия Меркурия. Полученные значения смещений приводятся в табл. 4-1, заимствованной из работы Зеелигера [326, с. 386).


* Можно возразить, что стремление потенциала к бесконечности не играет роли, поскольку величина силы ограничена.

Таблица 4.1


Анамалии Ньюкома

Меркурий

40

40

40

40

Венера

55

16

29

—8±37

Земля

64

10

25

'6±8

Марс

79

5

20 :

8±4

(Луна)

156

0,9

Примечание:

Все величины

даны в секундах дуги за

столетие |3261.

Закон Неймана противоречил наблюдениям. Экспоненциальный закон Лапласа не соответствовал движениям внешних планет, а о полученном с его помощью значении смещения перигея Луны ничего нельзя было сказать до появления в 1903 г. теории Брауна. Закон Грина по разным причинам не давал однозначного ответа по поводу перигея Луны [257, с. 119]. Зеелигер отверг и его, во-первых, по той причине, •что он не согласовался с представлениями о бесконечности Вселенной, и, во-вторых, с его помощью не удавалось объяснить движения узлов Венеры — второй по величине из аномалий Ньюкома. Было ясно, что любое объяснение этой аномалии должно распространяться и на смещения перигелиев. Следовательно, путь для новой “материальной” гипотезы оказался открытым. В то же время ничто не препятствовало Зеелигеру принять, если нужно, закон Лапласа: в применении к планетам использовалось значение к = 0,000 000 38, а поскольку da ос к, можно было бы, например, взять к — = 0,000 000 01, описав тем самым движение планет и обойдя трудности, связанные с космологическим парадоксом.

Хотя создается впечатление, что Зеелигер в конце концов пришел к этому варианту, он не связывал себя ограничениями. Прежде всего он опирался на представления о бесконечности Вселенной, но его космологический парадокс, равно как и связанный с ним парадокс Шезо — Ольберса, можно было разрешить и многими иными способами. Так как космологические соображения были основными, по которым он отверг гипотезу Холла после ее принятия Ньюкомом и до опровержения Брауном на основании движения Луны, мы рассмотрим этот вопрос несколько более подробно.

 

4.4. Космологические соображения

В статье 1896 г. Зеелигер указал, что для объяснения темного цвета неба вовсе не обязательно привлекать поглощение света, как это сделал Ольберс. В связи с этим уже в наше время Джеки [178] отметил, ссылаясь на ту роль, которую парадокс Ольберса играет в современной космологии, что и тогда можно было бы сделать вывод о конечности наблюдаемой Вселенной (интересующиеся могут обратиться к работе [154]). Но у Зеелигера вовсе не было причин отказываться от “консервативных” взглядов, которые он изложил в 1909 г. [328]. В этой работе, озаглавленной “О применении законов природы ко Вселенной”, он рассмотрел применимость ко Вселенной в целом закона Ньютона, парадокс Шезо — Ольберса и идею Клаузиуса о стремлении энтропии к максимуму. Относительно теории тяготения Ньютона он писал [328, с. 93]:

“Если закон Ньютона абсолютно точен, то бесконечно удаленные области пространства не могут быть заполнены материей с конечной средней плотностью.

Я сформулирую и обратное утверждение: если полная масса Вселенной (при условии конечности средней плотности) бесконечно велика, закон Ньютона не может являться точным математическим выражением для действительной силы притяжения”.

Заметим, что Зеелигер даже и не рассматривал возможную конечность Вселенной. Дело в том, что вообразить себе ограниченную в пространстве Вселенную было непросто. Только благодаря введению понятия искривленного пространства Вселенную стало можно считать конечной, но не-ограниченной. В 1900 г. Карл Шварцшильд показал, что такое представление вполне совместимо с измерениями межзвездных расстояний, но Зеелигер на это не ссылался.

Первое из утверждений Зеелигера допускает две возможности. Одна из них состоит в том, что количество вещества во Вселенной конечно; правда, это трудно совместить с представлением о бесконечности самой Вселенной, С другой стороны, предполагая, что вещество распределено во Вселенной особым образом, можно совместить представления о конечной средней плотности с бесконечной полной массой. Зеелигер писал, что сделать это нетрудно, и привел один из примеров. Его точка зрения перекликалась с мнением Джона Гершеля относительно проблемы темного ночного неба, высказанной в письме к Ричарду Проктору [301]. Гершелю [165] не нравилась идея Ольберса о поглощении света в пространстве, и он взамен предложил способ построения подходящей модели Вселенной, обладающей наблюдаемыми свойствами. Содержание письма Гершеля было подсказано* аналогичной идеей

-Проктора, появившейся в 1869 г. В своей более поздней работе 1891 г. Проктор вновь говорит об иерархической структуре, включающей, “во-первых, систему спутников, затем -планетную систему, звездную систему, далее — систему звездных систем, систему систем звездных систем и так до бесконечности” [301, с. 274]. Чтобы избежать яркого ночного неба, достаточно, оказывается, наложить определенное условие на соотношение между числом членов в системе какого-либо ранга и уменьшением блеска при переходе к следующей иерархической ступени. Построив такую последовательность систем, Проктор пришел к выводу, что туманности принадлежат нашей Галактике, а членов системы более высокого ранга мы не видим; этот вывод подтверждался и другими аргументами. В 1908 и 1922 гг. Шарлье указал, что “иерархическая” структура Вселенной могла бы одновременно разрешить парадоксы Ольберса и Зеелигера; его поддержал Селети [268].

Однако такую модель Вселенной подверг критике Аррени-ус, считавший, что в ней нельзя объяснить образование отдельных галактик и что отсутствует механизм, обеспечивающий ее устойчивость. Иерархическая модель Вселенной не нравилась и Зеелигеру; он отвергал ее не по каким-либо физическим соображениям — в своих рассуждениях он старался как можно меньше зависеть от выводов, не связанных непосредственно с наблюдениями. Предположение об абсолютной точности закона обратных квадратов и конечности средней плотности обязательно наложило бы условия на распределение вещества в далеких ненаблюдаемых областях Вселенной,— распределение, которое невозможно вывести из локальных свойств вещества [328, с. 95]:

“Объявляя закон Ньютона абсолютно точным законом природы, мы приходим к выводу, что во Вселенной выполняется условие 1); отсюда следует, что наблюдаемые свойства материи в малой области пространства определяют ее свойства в бесконечно удаленных от нас областях. Если так, то распределение материи на бесконечном расстоянии существенным образом влияет на строение окружающей нас области -Вселенной. Едва ли следует настаивать на абсурдности этих следствий, базирующихся в конечном счете на гипотезах, которые полностью и навсегда ускользают от нашего

зрения”.

Попытка избежать “метафизики”, с которой мы здесь встречаемся, вполне в духе Маха; и странно, что “абсурдное” второе утверждение при этом очень напоминает именно принцип инерции Маха. Ясно, что именно “бесконечное расстояние”, которое* упоминает Зеелигер, как раз и выходит за рамки непосредственных наблюдений, но он принимает его,

только не хочет приписывать этому “метафизическому” построению физических свойств (распределение материи).

Удивительно, что Зеелигер совершенно не касается идеи Фёппля [117], которая помогла бы обойти все трудности. Нельзя сказать, что она была ему неизвестна — ведь именно Зеелигер доложил о ней в 1897 г. на заседании Академии наук в Мюнхене. Фёппль считал, что существуют как обычные “положительные” массы, так и “отрицательные”. Ясно, что это предположение не только решило бы парадокс Зеелигера, но и поставило бы теорию тяготения на ту же ос--нову, что и теорию электрических явлений с ее положительными и отрицательными зарядами. Более того, эта идея вполне согласовалась бы с появившимися тогда гидродинамическими теориями тяготения. Отсутствие “отрицательных” масс в нашей области Вселенной можно было бы объяснить их отталкиванием от нашей собственной системы; “отрицательные” системы выглядели бы точно так же, как и “положительные”, т. е. две звезды с “отрицательной” массой, образующие физически связанную двойную систему, двигались бы друг относительно друга точно так же, как и звезды с “положительной массой”.

Гипотеза Фёппля не вызвала большого энтузиазма ученых; единственным, кто попытался применить ее к другим астрономическим явлениям, был Шустер [320]. Он хотел понять происхождение вращения Солнечной системы. Согласно закону сохранения момента количества движения, равный, но противоположно направленный момент должна была в то же время получить другая система. Естественно, возникал вопрос, что стало с этой системой. Если бы она имела массу противоположного знака, то из-за отталкивания она не могла находиться поблизости от нас. Не исключено, что “отрицательными” массами можно было бы объяснить большие собственные движения некоторых звезд (например, звезды Грумбридж 1830). По мнению Шустера, ссылавшегося на Ньюкома, скорости этих звезд настолько велики, что одних лишь сил притяжения для их объяснения явно недостаточно. В августовском номере “Nature” за 1898 г. он действительно опубликовал эту идею, а в октябрьском выпуске он уже опирался на более серьезную основу в виде представлений Пирсона об источниках и стоках, а также Фёппля о “положительных” и “отрицательных” массах [321]. Однако не следует переоценивать значения этих идей. Так, проблема момента количества движения находила естественное решение в теории происхождения Солнечной системы Чемберлена и Мултона. Согласно этой теории, образование планетной системы является результатом очень тесного сближения двух звезд, в результате которого суммарный момент количества движения

сохраняется, а обе звезды продолжают двигаться уже по новым траекториям.

Вынужденный принять модификацию закона обратных квадратов, Зеелигер в своей статье предложил независимую проверку закона тяготения. Она ограничивалась пределами Солнечной системы (спустя три года после того, как сам Зеелигер объяснил аномалии Ньюкома в 1906 г., это воспринималось как само собой разумеющееся), хотя этот закон в равной мере казался справедливым и для двойных звезд, правда, здесь точность данных была значительно меньше требуемой. О его применимости на расстояниях порядка межзвездных не было известно ничего. С точки зрения теорий, привлекавшихся для объяснения явления гравитации, закон обратных квадратов был не более чем приближением к действительному закону тяготения. Говоря об этом, Зеелигер, в частности, ссылался на возрожденную Томсоном теорию Лесажа, которую с математической точки зрения анализировал Джордж-Дарвин [71]. Дарвин полагал, что точный закон тяготения выражается более сложной формулой, наподобие закона Клеро, содержащей вторую и более высокие степени величины, обратной расстоянию. Закон такого вида не устраняет космологических трудностей, но в указанной теории предполагалось поглощение гравитации, снимающее проблему. Стали проводиться эксперименты с целью поиска такого поглощения, однако успеха они не принесли, что неудивительно. В 1920 г. Майорана [238] сообщил об открытии эффекта поглощения; окружив подвешенный в вакуума свинцовый шар весом 1274 г массивной (104 кг) ртутной оболочкой, он обнаружил, что вес шара при этом уменьшился на 0,000 98 ±0,000 16 мг. Зильберштейн [342] сдержанно назвал сообщение об этом результате “преждевременным”.

Полагали, что более надежным испытанием гипотезы поглощения могут служить лунные затмения. И действительно, еще Ньюком нашел периодические изменения в долготе Луны, не укладывающиеся в теорию. Этим вопросом занялся ученик Зеелигера Боттлингер, который в 1912 г. показал, что эти флуктуации должны хорошо согласоваться с гипотезой поглощения гравитации Землей [35]. Результаты Боттлингера побудили де Ситтера продолжить свои исследования, начатые еще в 1909 г., ив 1913 г. он заявил о слабой обоснованности выводов Боттлингера. В 1914 г. Боттлингер, использовав теорию движения Луны Брауна, показал, что вывод о поглощении не подтвердился; оно не сказывалось и на движении Фобоса — спутника Марса [36]. Однако видимое отсутствие поглощения гравитации в Солнечной системе вовсе не означало, что оно было бы неэффективным в космических мас-

 

штабах, как решение космологического парадокса Зеелигера. Е этом случае основными поглощающими телами являлись бы звезды — гораздо более массивные, чем Земля, объекты. Зеелигер показал, что коэффициент поглощения не должен превышать 10~8 (если требовать, чтобы поглощение не вносило никакого вклада в движение перигелиев); Боттлингер в 1912 г. получил значение 10~15, а Майорана— 1(Н2. Следовательно, по результатам Боттлингера и де Ситтера коэффициент поглощения не превышает Ю-'5; но даже и при столь малой величине член е~%' стремится к нулю с увеличением расстояния до бесконечности, чем и решается космологический парадокс. Таким образом, гипотезу космологического поглощения можно было привести в соответствие с теорией Лесажа — Том-сона, а последняя в свою очередь согласовывалась с ньютоновой теорией, для подкрепления которой и была создана. Целью Зеелигера было “выжать” все возможное из теории Ньютона. Он также использовал поглощение для объяснения темного цвета ночного неба — поглощение в эфире и поглощение, вызванное “наличием темных или же менее ярких тел” и “протяженными облаками космической пыли” [327, с. 98].

Очень важны, отметил Зеелигер, конечная продолжительность жизни звезд и конечность скорости света. Томсон использовал эти факторы для разрешения парадокса Ольберса. В своих “Балтиморских лекциях” Томсон — лорд Кельвин — вычислил отношение яркости ночного неба к яркости солнечного диска [189]. Опираясь на известный наблюдательный факт, что число звезд с параллаксом более 0,001" по порядку величины равно I млрд. (они находятся на расстояниях менее 3,09-1016 км), Кельвин получил оценку этого отношения а = 3,8- 10~13. Шезо и Ольберс считали, что оно должно быть равно единице; поскольку а пропорционально г, можно легко рассчитать радиус видимой сферы звезд. Кельвин положил ее = 0,0389, или около 4%, следовательно, радиус видимой сферы звезд оказался равным 3,09*1027 км. Чтобы преодолеть это ^расстояние, свету требуется 3,27-10м лет. Поскольку время жизни звезды гораздо меньше, Кельвин отверг парадокс Ольберса. Однако келызиновские оценки времени жизни звезд были сделаны в предположении, что звезды светят благодаря гравитационному сжатию. Правда, этот источник звездной энергии был в то время единственным позволявшим получить хоть какую-то количественную оценку; вычисленный Кельвином возраст Солнца оказался равным 20 млн. лет. Однако это прямо противоречило геологическим данным того времени, а также соображениям, касающимся процесса естественного отбора, которые свидетельствовали, что возраст Земли не менее 250 млн. лет. После открытия радиоактивности стало ясно, что оценку Кельвина можно сильно увеличить

[87]. Косвенно на это указывало открытие на Солнце гелия— продукта распада радия. Но, как показал Линдеман [223], радиоактивностью объяснить энерговыделение Солнца нельзя. Тем не менее требовался подходящий источник звездной энергии, который мог бы дать длинную шкалу времени. Джине нашел, что со времени распада первичной туманности на отдельные звезды прошло 560 млн. лет; эта оценка вполне согласовывалась с геологической, если считать, что образование Солнечной системы заняло еще 200 млн. лет. На мысль об очень большой продолжительности жизни звезд навело соотношение между массой и энергией, использующееся в специальной теории относительности. Джине рассчитал [181], что энергии, запасенной в 1 % массы Солнца, при современном темпе энерговыделения хватило бы на 150 млрд. лет. Интересно, что Джинса иногда считают первым, высказавшим мысль об аннигиляции материи как источнике энергии еще до появления специальной теории относительности [373] * (он говорил о “слиянии положительных и отрицательных ионов”). Этим он пытался объяснить явление радиоактивности [180], основываясь на теории “зернистого эфира”, выдвинутой Осборном Рейнольдсом, подразумевая под аннигиляцией “соединение и взаимное уничтожение двух родов эфира разных типов”. И хотя Линдеман [224, с. 372] писал в 1915 г., что “происхождение солнечного тепла объяснить известными причинами нельзя”, вплоть до конца 1930-х г., говоря об источнике звездной энергии, все чаще и чаще имели в виду аннигиляцию, пока, наконец, Бете и Вейц-зеккер не предположили, что действительным источником энергии является превращение водорода в гелий.

От кельвиновской оценки времени жизни звезд порядка 20—50 млн. лет мы пришли примерно к 100 млн. лет, рассматривая в качестве источника энергии радиоактивный распад. Но после 1905 г. предполагаемое время жизни звезд значительно увеличилось, и геологическое время стало по сравнению с ним малым. Превращение всего солнечного вещества в излучение при современном темпе выделения энергии может продолжаться 1,5-1013 лет, но даже и это время меньше 3,27-10й лет — оценки, полученной Кельвином впред-. положении, что яркость ночного неба составляет 4 %• Можно думать, что его вывод базировался на прочной основе. Объяснить возникающий гравитационный парадокс сложнее, ибо темная звезда, не внося значительного вклада в яркость неба,


* В гл. 13 книги Уотерфилда [373] дан исключительно хороший обзор проблемы источников звездной энергии, начиная от работ Гельмгольца вплоть до 1938 г. Цитаты из этой работы Джинса можно найти и в книга Шепли [335].

 

в полной мере проявляет себя в тяготении. Более того, в строго ньютоновой картине тяготения использовать аргумент Кельвина нельзя, так как там скорость распространения света считается бесконечной. Но физики обсуждали и конечные скорости распространения гравитационных взаимодействий; это нашло естественное отражение в законах тяготения с зависимостью от скорости, среди которых наиболее известен закон Вебера. Законами такого типа можно было объяснить и смещение перигелия Меркурия, хотя требуемые для полного объяснения смещения скорости передачи взаимодействий меньше скорости света. Из всех законов подобного рода только закон Гербера дает полное значение смещения при скорости, равной скорости света, однако большинство физиков считали его несостоятельным. Мы обсудим эти законы тяготения в гл. 6.

4.5. Гипотеза Зеелигера о зодиакальном свете

В 1896 г. Зеелигер вывел два условия, которым должен удовлетворять любой новый закон тяготения: во-первых, он должен быть согласован с космологическими представлениями и, во-вторых, объяснять движение узлов Венеры. Гипотеза Холла не удовлетворяла ни одному из этих требований, тогда как закон Вебера, подчиняясь первому условию, противоречил второму. Предложенный Зеелигером подход, в основе которого лежала теория Ньютона, удовлетворял обоим условиям. Использование теории Лесажа — Томсона для подтверждения закона обратных квадратов вместе с учетом поглощения удовлетворяли первому условию. Что же касается движения узлов Венеры, то наряду с другими отмеченными Ньюкомом аномалиями его объясняла высказанная Зеелигером гипотеза зодиакального света. Ее анализом мы теперь и займемся.

Как мы уже видели, зодиакальный свет объясняли рассеянием солнечного излучения на малых частицах, заполняющих все околосолнечное пространство вплоть до орбиты Земли, плотность распределения которых падала с расстоянием. Ясно, что это вещество должно было влиять на движение внутренних планет, хотя количественные оценки этого эффекта отсутствовали. Перед Зеелигером стояла задача: выяснить, достаточно ли этого вещества для объяснения аномалий.

Массу вещества зодиакального света, подобно массе планеты, не имеющей спутников, можно было вычислить лишь по его возмущающему действию на другие планеты. Но в отличие от планет никакой априорной оценки плотности этого вещества не существовало. Правда, было одно ограничение на массу, не зависящее от его возмущающего влияния,—• яркость свечения. Переменным параметром, от которого зави-

села яркость, служил размер отражающих частиц. И если для Леверье основная трудность состояла в том, что гипотетическое околосолнечное вещество не наблюдается, то для Зеелиге-ра ограничением было именно его видимое проявление. На первый взгляд могло бы показаться, что это один из аргументов в пользу гипотезы, а не ограничение. Однако совершенно ясно, что, приписав веществу слишком большую массу, мы увидели бы гораздо более яркое свечение, чем на самом деле. А если говорить о возмущениях, то это вещество не должно было вносить неизвестных аномалий. Его влияние на Луну и Землю было вычислено только после 1913 г. Вспомним, что сам Ньюком отверг такую гипотезу по той причине, что вещество в плоскости эклиптики вызвало бы отставание узлов Венеры и Меркурия, чего на самом деле не наблюдалось. Однако — и это говорит о сложности наблюдений зодиакального света — Вольф и Маршан независимо показали, что зодиакальный свет ориентирован вдоль плоскости экватора Солнца, наклоненного к эклиптике приблизительно под углом 7 °, а долгота восходящего узла составляет 74° (у Вольфа) и 70° (у Маршана). Сторонниками такого наклонения были и другие исследователи, включая Кассини. Если бы плоскость орбиты Меркурия совпадала с экваториальной плоскостью Солнца, то при указанном наклонении никаких возмущений его узлов не существовало бы, но наблюдалось бы прямое движение узлов Венеры, что в точности и требовалось. Ньюком высказал мнение, что высокий наклон динамически недопустим, хотя наблюдения зодиакального света, казалось, опровергали его утверждение (если, разумеется, не сомневаться в их достоверности).

Статью 1906 г., где впервые предлагалась гипотеза, Зеели-гер предварил кратким обсуждением возможной несферичности Солнца и применимости гипотезы Холла, уже затем перейдя к детальному анализу вековых эффектов, вызванных эллипсоидально распределенным вокруг Солнца веществом [327]. Он предположил, что пылевая материя сосредоточена в пяти эллипсоидах с большими полуосями 0,10; 0,17; 0,24; 0,60 и 1,2 а. е. (большая полуось орбиты Земли равна 1,0 а. е., а Меркурия — 0,387 а. е.). Три эллипсоида, целиком помещавшиеся в пределы орбиты Меркурия, давали близкие эффекты, поэтому Зеелигер взял лишь один из них, третий, а так как четвертый, по его мнению, оказался лишним, в конце концов он оставил всего два эллипсоида — третий и пятый.

Затем он ввел новое предположение, которое нарушило первоначальную стройность идеи: вращение инерциальной планетной системы координат по отношению к некоторой фиксированной в пространстве оси. К такой мысли, изучая аномалии Ньюкома, годом раньше пришел Андинг [16]. Что-

 

 

бы определить в какой-либо системе координат положение, нужно ввести оси координат, “закрепив” их по отношению к неподвижным звездам. Надо учесть прецессию — это делается отнесением координат к определенной эпохе, например, к эпохе 1869,0; зная постоянную прецессии, можно рассчитать положение объекта на любой заданный момент времени. И хотя “неподвижные” звезды в действительности обладают собственным движением и перемещаются, значение постоянной прецессии, определяемое по звездам с разными собственными движениями и блеском, оказывается одним и тем же. В 1885 г. Людвиг Ланге назвал системы координат, в которых справедливы законы Ньютона, инерциальными. В качестве такой “инерциальной” системы обычно берут систему координат, связанную с “неподвижными” звездами. Андинг указал, что в случае, если система звезд неинерциальна и вращается относительно инерциальной системы, связанной с планетами, то вращение проявится в виде дополнительного движения планет. Будет наблюдаться смещение перигелиев и узлов орбит в одном направлении; в основном именно такой характер и имели найденные Ньюкомом аномалии. Андинг решил исключить эффект вращения и объяснить аномалии. Самой большой из них было смещение перигелия Меркурия. Попытки целиком отнести его на счет вращения приводили к расхождениям в других величинах. По этой причине Андинг исключил аномальное смещение перигелия Меркурия из своей

СХеМЫ.

Таблица 4.2


Остаточное

уклонение

по Андингу

Меркурий

Дг

+0,38±0,80

+0,36 :'•

sin г • Дй

+0,61+0,52

—0,31 . ,

Венера

е • Дй

—0,05±0,25

—0,10 '

д/ '*

+0,38+0,33

+0,34 "

sin г • ДО .

- +0,60+0,17

+0,15

Земля

в ДЙ . Ц: ,.

;>.: +0,10+0,13

—0,02

Марс

е • Д<5> Г, .

01. +0,75±0,35

+0,07 -

Дг

—0,01 ±0,20

—0,03

sin г ДЙ

+0,03±0,22

—0,24 ;

Примечание: Все зн

ачения приведены в

секундах дуги за столетие, i —

наклонение.

й — долгота перигелия,

е — эксцентриситет

орбиты, Й — долгота е

юсходящего узла [16],

В табл. 4.2 приведены значения аномалий, полученные Ньюкомом, а также значения, вычисленные Андингом с учетом вращения [16, с. 13]. Из важнейших аномалий ему удалось “уложить” в пределы наблюдательных ошибок смеще,-

4*

ние узлов Венеры и перигелия Марса. Удалось уменьшить и расхождения в движении узлов Меркурия, а расхождения в наклонении орбиты Венеры и в движении узлов Марса оставались все же чуть больше соответствующих ошибок. Андинг проводил свои расчеты, считая, что система вращается со скоростью 7,3" ± 2,3" в столетие относительно оси, перпендикулярной к плоскости эклиптики. При этом величина угловой скорости количественно совпадала с движением перигелия, так что для Меркурия объяснение аномалии как следствия вращения не подходило.

В конце своей статьи Андинг поставил ряд вопросов. Как объяснить вращение системы “неподвижных” звезд? Почему близкие (яркие) и далекие (слабые) звезды дают одинаковые значения постоянной прецессии? Пока не будут проведены новые звездно-статистические исследования, заключил Андинг, причину аномалий нужно искать в самой Солнечной системе.

Пытаясь хотя бы частично “исправить” аномалии, Зеели-гер тоже использовал вращение. Следовательно, ему предстояло определить три неизвестных параметра: скорость вращения г и плотности вещества эллипсоидов q3 и q5. Ориентацию эллипсоидов он также считал неизвестной, что дало еще два параметра — наклон / и долготу узла Ф третьего эллипсоида. Ориентацию пятого эллипсоида он считал такой же, а их сжатие он задавал. В результате предварительных вычислений Зеелигер получил все пять неизвестных, в том числе наклон / = 6,95° ± 0,97°, а также Ф = 40,03°. Наклон и долгота узла неплохо согласовывались с оценками, полученными Ньюкомом в 1895 г. [257, с. 114]: 7 = 9° и ф = 48°. Наклоны эллипсоидов оказались близкими к наклону солнечного экватора, но долгота узлов сильно отличалась от значения Вольфа и Маршана — около 70°. Введя не-"которые функции от q0 — плотности Солнца, q3 и q5, а именно Въ и В5, методом наименьших квадратов Зеелигер нашел значения В3, В5 и г. В табл. 4.3 приводится вклад каждого из этих возмущающих факторов и их суммарное влияние, которое сравнивается с аномалиями Ньюкома [327, с. 620]. Значения неизвестных, на основании которых вычислена эта таблица, равны q3 = 2,18- Ю-11 qQ, q5 = 0,31 • 10^14 q0 и г == = 5,85" ± 1,22". Скорость вращения получилась несколько меньше, чем у Андинга, а внешний эллипсоид, простираю-•щийся за пределы земной орбиты,— очень разреженным. Из 1табл. 4.3 можно видеть, что смещение перигелия Меркурия обусловлено в основном внутренним эллипсоидом, а узлов Венеры — внешним; вращение требуется в основном для объяснения движения перигелия Марса, хотя сильно влияет также на узлы и вносит заметный вклад в движение перигелия Меркурия. Возможно, внешний эллипсоид и не нужен, ибо

Таблица 4.3

ft

, Элемент

Планета

В,

Теоретическое

уклонение г

Общее

Аномалия Ньюкома

Разность -

e • da/dt

Меркурий

+7,396

—0,108

+ 1,203

+8,49

+8,48+0,43

—0,01 (-0,01)

Венера

+0,015

—0,009

+0,040

+0,05

—0,05+0,25

—0,10 (—0,10)

Земля

+0,012

—0,037

+0,098

+0,07

+0,10+0,13

+0,03 (+0,01)

V

_*

Марс

+0,014

+0,033

+0,546

+0,59

+0,75±0,35

+0,16 (+0,19)

sin i dQ/dt

Меркурий

—0,049

—0,016

+0,713

+0,65

+0,61 ±0,52

—0,04 (—0,01)

Венера

+0,088

+0,144

+0,346

+0,58

+0,60+0,17

+0,02 (0)

fCJ -

Марс

+0,014

+0,030

+0,189

+0,23

+0,03±0,22

—0,20 (-0,18)

Midi

Меркурий

+0,574

—0,057

+0,52

+0,38+0,80

—0,14 (-0,11)

Венера

+0,159

+0,009

+0,17

+0,38±0,33

+0,21 (+0,18)

-'-

Марс

+0,003

—0,020

—0,02

—0,01 ±0,20

+0,01 (0)

Примечание: Все величины приведены в секундах дуги за столетие [327].

он в основном оказывает действие на перигелий Марса, причем его вклад составляет лишь одну треть от вклада вращения. Однако в его пользу независимо свидетельствовали оптические наблюдения зодиакального света одновременно и на западе, и на востоке неба, так что совсем обойтись без него было невозможно.

Гипотеза Зеелигера хорошо описала все аномалии Нью-кома, а оптические наблюдения независимо подтвердили наличие вещества в нужных областях пространства. Наиболее слабым местом гипотезы было вращение системы “неподвижных” звезд относительно инерциальной системы координат, связанной с планетами. Правда, скорость вращения, которую взял Зеелигер, была меньше, чем у Андинга, и Зеелигер считал это уменьшение скорости шагом в верном направлении. Табл. 4.3 показывает, что полное исключение вращения привело бы к появлению расхождений в движении перигелия Марса, для устранения которых пришлось бы увеличить массу внешнего эллипсоида.

Именно такое мнение было у де Ситтера [80],— он считал вращение a priori крайне маловероятным. Взяв несколько большее, чем у Ньюкома, значение постоянной прецессии (среднее между его значением и значением Босса), де Сит-тер немного уменьшил аномальные движения. Изменение значения постоянной прецессии было равносильно дополнительному вращению со скоростью 1,24" в столетие или смещению на ту же величину перигелиев и узлов орбит. Для полного объяснения аномалий теперь уже потребовалось увеличить </з и q5 соответственно до 2,42- Ю-11 q0 и 0,37• 10-14 ^о-Остаточные уклонения элементов даны в табл. 4.4 в строке А-Де Ситтер учел и релятивистские поправки специальной теории относительности, астрономические эффекты которой он обсуждал в 1910 г. Еще тогда он показал, что единственный ощутимый релятивистский эффект — это прямое смещение перигелия Меркурия на 7,15" в столетие. Поскольку за это смещение ответствен в основном внутренний эллипсоид, можно слегка уменьшить его плотность до 2,09- 1О-п<7о- Релятивистские остаточные уклонения приводятся в строке В. Различия между строками А я В настолько малы, что предпочесть какую-то одну из гипотез исходя из одних лишь уклонений невозможно.

В отличие от гипотезы Зеелигера, где все уклонения были меньше рассчитанных Ньюкомом ошибок, три уклонения в теории де Ситтера в пределы ошибок не укладывались. Если говорить о всех аномалиях, то никто, за исключением Пура, результаты которого мы будем рассматривать ниже, и не пытался объяснить аномалии, связанные с изменениями экс-иентриситетов орбит; две из них превышают ошибки наблю-

 

Меркурий


-0,88+0,50 +0,21+0,31 +0,02±0,10 +0,29+0,27

Ньюком +8,48+0,43 —0,05+0,25 +0,10+0,13 +0,75+0,35 Зеелигер —0,01 —0,10 +0,03 +0,16

—0,05 +0,18 +0,52

+ 0,17

+0,50

+0,03+0,22 —0,20 -0,11 -0,11

di

Ньюком

+0,38+0,80

dt

Зеелигер

—0,11

А

—0,12

В

—0,01

+0,38+0,33 —0,22+0,27 —0,01+0,20 +0,18 — 0,00

+0,17 — +0,05

+0,20 — +0,05 ю

Примечание: Все значения приведены в секундах дуги за столетие [80, с. 301].


дений. Зеелигер отметил, что такие вековые изменения можно получить, учитывая члены с более высокими степенями эксцентриситетов и наклонов, и был уверен, что в дополнительном объяснении эти четыре аномалии не нуждаются [327, с. 613]. Итак, из 15 аномалий, включая эксцентриситеты, в теории де Ситтера превышали соответствующие ошибки пять, а у Зеелигера — только две. Но это не особенно смущало де Ситтера, он писал, что “по теории Гаусса из 15 остаточных уклонений примерно 4,7 могут быть больше средних ошибок” [80, с. 302]. Следовательно, с эмпирической точки зрения теории А и В казались ему столь же хорошими, как и теория Зеелигера. Де Ситтер ничего не говорил о том, какую из них следует предпочесть, но если бы такой выбор стоял перед нами, следовало бы, пожалуй, выбрать теорию А ибо она не была связана с вращением (в отличие от гипотез Зеелигера и Андинга) и свободна от каких-либо предположений о применимости специальной теории относительности к явлениям гравитации. Однако название “гипотеза Зеелигера” можно было бы применить к любой гипотезе, опирающейся на зодиакальный свет или что-либо подобное, хотя, разумеется, в ее основе должна лежать ньютонова теория и строку В следовало бы исключить. В конце своей статьи де Ситтер дал критерий применимости гипотезы Зеелигера: следовало вычислить влияние рассеивающего вещества на движение Луны, Земли и кометы Энке.

По предложению де Ситтера, это в 1914 г. сделал Вол-тьер [394], который рассмотрел движение Луны и возмуще-

ния в наклоне эклиптики. Оказалось, что гипотеза Зеелигера предсказывает смещения перигея и узлов Луны соответственно на +2,12 и +2,50", т. е. практически не приводит к каким-либо расхождениям в движении Луны. Наклон эклиптики, согласно этой гипотезе, должен изменяться дополнительно со скоростью —0,501" в столетие; у Ньюкома получилось аномальное изменение — 0,22" ± 0,18", так что учет результата Волтьера приводил к небольшому увеличению аномалии до + 0,28" ±0,18".

Результаты Волтьера де Ситтер использовал для дальнейшего анализа гипотезы Зеелигера [83]. На этот раз он изменил свое мнение относительно вращения системы координат. Если бы вращения не было, указал де Ситтер, вековое изменение наклона эклиптики составило бы “совершенно недопустимую” величину + 1,18" по сравнению с исправленным Волтьером значением Ньюкома +0,28"±0,18". “Следовательно, мы приходим к выводу, что вращение совершенно необходимо для объяснения” [83, с. 35]. Единственная альтернатива состояла в уменьшении наклонения внешнего эллипсоида к неизменяемой плоскости Солнечной системы, что, однако, приводило бы к противоречиям в представлении движения узлов Венеры. Де Ситтер рассмотрел и смещение узлов земной орбиты. Гипотеза Зеелигера 1906 г. предсказывала смещение 0,47", а без учета вращения 1,13", тогда как без учета влияния внешнего эллипсоида 0,15". Ньюком не смог получить величину расхождения для этого элемента; однако ее можно найти по прецессии от планет, которая определяется главным образом изменением наклонения земной орбиты и движением ее узлов. Связанное с влиянием планет смещение точки весеннего равноденствия должно сказываться на прямых восхождениях звезд, а не на их склонениях. Следовательно, если измерять полную прецессию раздельно по прямым восхождениям и склонениям, различие между полученными значениями прецессии и даст неучтенное движение земной орбиты. Это и было сделано [83, с. 35]. Ньюком получил разность 0,47", Босс 0,85" ± 0,22", Струве 0,93" ± 0,80". Эти результаты сравнимы с предсказанием гипотезы Зеелигера: 0,47" (с учетом и вращения, и внешнего эллипсоида). Однако совпадение значений нельзя было рассматривать как безоговорочное подтверждение гипотезы Зеелигера, поскольку в то время Хоф и Халм [173] уже объяснили уклонение неравным распределением численности звезд в двух потоках Каптейна.

Суммируем теперь эмпирические следствия гипотезы Зеелигера, известные к 1914 г. Что касается внутренних планет, то она неплохо объясняла все их аномалии, за исключением уклонений эксцентриситета, которые, однако, несущественны.

 

В то же время было трудно решить, чему отдать предпочтение — гипотезе Зеелигера 1906 г. [327] или же одному из вариантов гипотезы де Ситтера — А, В или С (гипотеза С предусматривает существование лишь внутреннего эллипсоида и вращения со скоростью 6,85"; соответствующие остаточные уклонения приводятся в табл. 4.5 [83, с. 35]). Влияние предполагаемого количества вещества на движение Луны оказалось несущественным- Наиболее подходящей основой для точной проверки всех четырех гипотез стало движение Земли. Было показано, что смещение эклиптики невелико, а скорость вращения системы координат стало возможным уменьшить от 7,3" (значение Андинга) или 5,85" (результат Зеелигера) до 4,61", поскольку де Ситтер использовал другое значение постоянной прецессии, компенсируя влияние внешнего эллипсоида. Последний в свою очередь требовался для объяснения смещения узлов Венеры. Влияние рассеивающего вещества дожно было сказываться и на движении узлов земной орбиты. Казалось, что это влияние подтверждается расхождениями в значениях постоянной прецессии, но в равной степени их можно было объяснить неоднородностями в распределении звезд,

Таблица 4,5

Элемент

Меркурий

Венера

Земля

Марс

е • d&/dt

—0,02

-0,012

-0,04

0,00

sin / • dQ/dt

—0,31

+0,05

-0,24

di/dt

—0,15

+0,23

—0,17

-0,01

Примечание:

Табл. 4.4 необходимо дополнить

следующими значениями di\dt для

Земли: Зеелнгер

—Ь0,28; модель А

- +1,18. Все

значения приведены

в секундах дуги

за столетие [83, с.

35].

Однако до сих пор мы не касались наблюдательных критериев обоснованности гипотезы Зеелигера. Хотя ее часто называли “гипотезой зодиакального света”, теперь ясно, что это название не вполне соответствовало ее содержанию. Такое же мнение было высказано в последней работе Ньюкома (опубликованной после его смерти), где, отказавшись от своих прежних взглядов, он пришел к гипотезе Зеелигера. Он писал, что “материю, фигурирующую в гипотезе Зеелигера, нельзя отождествлять с веществом, отражающим зодиакальный свет, поскольку она слишком близка к Солнцу, чтобы быть видимой” [262]. Так как Ньюком сконцентрировал свое внимание на перигелии Меркурия, ему ненужен был внешний эллипсоид, охватывающий орбиту Земли. Считалось, что именно он и рассеивает зодиакальный свет, т. е. что ег<э

существование подтверждается прямыми наблюдениями. Тем не менее его гравитационное влияние оказывалось мало — он в основном обеспечивал вклад в смещение узлов Венеры. Смещение перигелия Меркурия объяснялось влиянием внутреннего эллипсоида с большой полуосью 0,24 а. е. Это не так уж и мало — более половины радиуса орбиты Меркурия; но де Ситтер, как и Ньюком, все же считал его невидимым. Во взглядах де Ситтера усматривается определенное противоречие: с одной стороны, он заявлял, что гипотеза Зеелигера представляет собой “не более и не менее как определение массы материального тела, чье существование было известно и прежде” [80, с. 302], а с другой стороны, большую часть этой массы он считал невидимой [83, с. 33]. В такой ситуации требовалось рассмотреть вопрос о видимых свойствах этих облаков частиц и о том, соответствуют ли они массе, приписываемой эллипсоидам Зеелигера. Именно в этом направлении и шло развитие идеи.

В первом варианте гипотезы Зеелигера наиболее слабым местом было предположение о вращении системы “неподвижных” звезд относительно планетной инерциальной системы. И если в 1913 г. могло еще показаться, что/де Ситтер считал вращение необязательным элементом гипотезы, через год он вновь вернулся к нему. Он даже указал на первостепенную важность вращения, так как без него оказалось бы слишком большим расхождение в вековом изменении наклонения эклиптики. Частично это было следствием высокого наклонения внешнего эллипсоида, которое в свою очередь требовалось для объяснения движения узлов Венеры. Если считать вращение наименее правдоподобным элементом гипотезы Зеелигера, как это и делалось, то, очевидно, необходимость объяснять смещение узлов Венеры вынуждала предпочесть такой менее правдоподобный вариант. Как мы уже видели в гл. 3, примерно в таком же положении оказался в свое время и Ньюком, пытавшийся решить проблему в рамках гипотезы Холла. Стремление согласовать с этой гипотезой и движение узлов Венеры привело его к противоречиям. Итак, смещение узлов Венеры стало своеобразным камнем преткновения для обеих гипотез, с помощью которых пытались решить проблему аномального смещения перигелия Меркурия.

Астрономы, занимавшиеся решением этой проблемы, были совершенно уверены в точности своих наблюдений, пытаясь понять происхождение сразу всех аномалий в движении внутренних планет. В отличие от них физики ке были связаны какими-либо предположениями о точности описания планетных орбит и попросту игнорировали незначительные с их точки зрения аномалии, в особенности “упрямые” узлы Ве-

неры. В частности, не избежал этого и Эйнштейн, что видно из его письма к дочери Ньюкома, написанного в 1929 г. [38]:

“Небольшие отклонения от вычисленной орбиты, превышающие ошибки наблюдений, были найдены лишь для одной планеты, ближайшей к Солнцу,— для Меркурия”.

Был ли Эйнштейн не осведомлен о существовании других аномалий или же он справедливо оценивал сложившуюся ситуацию? Может быть, он просто отвергал свидетельства, вводящие в заблуждение, ибо движение узлов Венеры оставалось аномальным и в 1929 г.? Конечно, окончательное решение проблемы аномального смещения перигелия Меркурия оказалось возможным лишь в рамках общей теории относительности Эйнштейна. Но для этого нужно было опровергнуть гипотезу Зеелигера. Мы обсудим взгляды трех ученых, выдающихся каждый по-своему, и обстоятельства, при которых они пришли к релятивистскому объяснению смещения.

4.6. Фрейндлих и критика гипотезы Зеелигера

Эрвин Фрейндлих был другом и коллегой Эйнштейна, снабжавшим его информацией астрономического характера в решающие годы становления общей теории относительности. В одном из своих писем 1915 г. Эйнштейн называет Фрейндлиха “собеседником” по астрономическим проблемам [164, с. 32]. В 1910 г., выполнив под руководством Феликса Клейна из Геттингена диссертационную работу, 25-летний Фрейндлих был назначен астрономом-наблюдателем Берлинской обсерватории. В 1911 г. он познакомился с Эйнштейном, и с 1918 г. полностью переключился на совместную с ним работу. В 1914 г. он организовал экспедицию в Крым для наблюдений солнечного затмения; целью наблюдений была проверка предсказанного Эйнштейном отклонения лучей света звезд в поле тяготения Солнца. Начавшаяся первая мировая война приостановила работу экспедиции, а Фрейндлих был интернирован, но вскоре освобожден при обмене пленными. Удрученный неудачей проверки отклонения лучей света, Фрейндлих обратился к смещению перигелия. В начале 1915 г. Эйнштейн был на пути к завершению работы над общей теорией относительности, опубликованной в ноябре того же года. В письме к Зоммерфельду Эйнштейн указал, что полученные им уравнения поля предсказывают смещение перигелия на 18" в столетие [164, с. 32]. Если новая теория была верна, следовало отказаться от любого другого объяснения смещения перигелия Меркурия. Поэтому Фрейндлих занялся анализом гипотезы Зеелигера, и 27 февраля 1915 г. опубликовал посвященную ей критическую работу.

Основные критические замечания касались наблюдаемого проявления вещества, рассеивающего зодиакальный свет, вращения г и малого эффекта пятого (внешнего) эллипсоида, а также произвола в принятом распределении массы. Он использовал результаты Хирна и показал, что плотность вещества в 4 г/км3 приводила бы к заметному уменьшению периодов обращения планет (такую плотность Зеелигер приписывал внешнему эллипсоиду). Чтобы этот эффект не сказывался на движении Земли, плотность должна быть на три порядка меньше. Правда, эти расчеты производились для неподвижной среды; для движущихся вокруг Солнца малых частиц эффект сопротивления среды был бы гораздо меньше. Однако, если частицы невелики, надо учитывать действие светового давления. Не исключалось, следовательно, что отражающие частицы могут иметь значительно большие размеры (“как малые планеты”). Но прямые наблюдения метеоров, кометных хвостов и солнечной короны свидетельствовали против больших размеров частиц.

Фрейндлих предложил затем такую схему. Частицы простираются за пределы орбиты Земли и занимают объем 2-Ю21 км3. Их сечение он взял около 1 мм2, плотность — 3 г/см3, а отражающую способность — как у Меркурия. Считая, что по блеску зодиакальный свет эквивалентен звезде первой величины, Фрейндлих получил оценку полного числа частиц 9-Ю18 и их средней плотности 7-10~6 г/км3*. Это гораздо меньше, чем требовалось Зеелигеру. Полученная оценка подтвердила мнение, что рассеивающее вещество оказывает на движение планет весьма незначительное влияние. Помимо того, казалось, что существует другое независимое подтверждение этого вывода: Аррениус оценил массу солнечной короны в 12-109 кг, а плотность — в 1,2- Ю-6 г/км3, что по порядку величины близко к оценке Фрейндлиха для внешнего эллипсоида. Корону он считал состоящей из множества крошечных частиц, сила притяжения которых к Солнцу уравновешивается световым давлением. Внутренний эллипсоид Зеели-гера предполагался не настолько близким к Солнцу, чтобы иметь непосредственное отношение к короне; трудно было вообразить, что в общем распределении массы с уменьшающейся с расстоянием плотностью вдруг обнаружится резкое увеличение плотности примерно в миллион раз.

Эйнштейн и не подозревал, что Фрейндлих этой статьей оказал ему большую услугу. Как видно из письма от 2 февраля 1916 г. [164, с. 39], ему казалось, что Фрейндлих “ломится в открытую дверь”. Но гипотеза зодиакального света вовсе не была “открытой дверью” для астрономов!


Примерно такое же значение приводили Рессел и др. [310].

• В сентябре 1915 г. появилась статья, в которой сам Зее лигер проанализировал проблему “видимости” зодиакального света. Ограничение размеров частиц как максимум несколь кими миллиметрами он считал неверным; в качестве примера он рассматривал случай, когда размер частиц составлял 1 м (и даже 50 м). Исходя из плотности внутреннего эллипсоида, которую он использовал и в 1906 г., Зеелигер вычислил рас пределение яркости свечения. Вблизи Солнца яркость была вдвое меньше поверхностной яркости Луны, она уменьшалась обратно пропорционально квадрату расстояния, и свечение исчезало на угловом расстоянии 17,5° от Солнца (максималь ное удаление Меркурия — 28°). Такая картина имела мало общего как с зодиакальным светом, так и с короной. Изучая распределение яркости света вблизи Солнца во время полного солнечного затмения 1898 г., Тернер [367] показал, что рядом с Солнцем поверхностная яркость в 2,2 раза превышает яркость полной Луны, уменьшаясь с расстоянием по закону г~6. Это излучение короны накладывается на равномерное свечение с постоянной поверхностной яркостью около 0,012 яркости полной Луны, обусловленное общим свечением неба и зодиакальным светом. Угловой радиус Солнца — прибли зительно 16', следовательно, угол 17,5° соответствует рас стоянию 70 радиусов от центра Солнца. Если яркость свече ния спадает пропорционально г~6, что дают наблюдения, свечение становится совершенно незаметным задолго до вы численного Зеелигером предела. Результаты Тернера были вполне надежны; они были опубликованы в 1900 г., а Га рольд Джеффрис использовал их в 1919 г., следовательно, они были и общедоступны. Гипотеза Зеелигера столкнулась с серьезным препятствием. В общем, Фрейндлиху удалось по казать, что вещество, рассеивающее зодиакальный свет, слиш ком разрежено и не может оказать заметного влияния на движение планет; измеренная Аррениусом плотность короны оказалась сравнимой с плотностью этого вещества, т. е. слиш ком малой по сравнению с предполагаемой плотностью внутреннего эллипсоида. Не соответствовало наблюдениям и выведенное самим Зеелигером распределение яркости свечения. :

4.7. Отказ де Ситтера от гипотезы Зеелигера

Аргументы де Ситтера покоились на иной основе, не связанной с наблюдаемым проявлением зодиакального света. Как мы уже видели, де Ситтер, профессор астрономии Лейденского университета (Голландия), был одним из сторонников гипотезы Зеелигера. Как и Эддингтон, де Ситтер сыграл большую роль в пропаганде общей теории относительности в англоязычном мире. В 1916—1917 г. он опубликовал

три большие статьи под общим названием “Об эйнштейновской теории тяготения и ее астрономических следствиях” [84, 85, 86]. В конце первой работы он рассмотрел релятивистские эффекты в движении планет. Известно, что они приводят лишь к смещениям перигелиев, однако де Ситтер, сохранив полученное им новое значение постоянной прецессии, получил дополнительные смещения перигелиев и узлов. Расхождения между теорией и наблюдениями показаны в табл. 4.6. Видно, что в движениях перигелиев Меркурия и

Таблица 4.6

Планета

Величина

Наблюдаемое смещение

Теоретическое смещение

Разность

Разность по Ньюкому

Меркурий Венера

е • dS>

sin i • rfO e da

+ 118,00 — 92,04 + 0,28

+ 118,58 - 92,50 + 0,39

-0,58+0,43 +0,46+0,52 -0,11 ±0.25

+8,48 +0,61 -0,05

sini-dQ, —105,47 —106,00 +0,53+0,17 +0,60

Земля е-da + 19,46 + 19,46 0,00+0,13 +0,10

Марс е-da +149,44 +148,93 +0,51+0,35 +0,75

sini-dQ —72,64 —72,63 -0,01+0,22 +0,03

Примечание: Все значения приведены в секундах дуги за столетие [84, с. 728].


Марса оставались небольшие расхождения, а для узлов Венеры они втрое превышали ошибку. Следовательно, смещение узлов Венеры было в рамках общей теории относительности аномалией, хотя и не такой, как смещение перигелия Меркурия для теории Ньютона. Дело было не столько в величине аномалии, сколько в невозможности объяснить ее, и де Ситтер на этом этапе попросту оставил ее. Он пришел к выводу об “избыточности” гипотезы Зеелигера. Вряд ли он противоречил своему прежнему мнению, так как в 1913 г. говорил об идее Зеелигера только как о средстве, с помощью которого можно оценить массу вещества, рассеивающего зодиакальный свет, считая, что именно он вызывает аномалии в движении планет. Поскольку применение теории Эйнштейна убедило его, что значительных аномалий больше не осталось, он теперь вполне мог утверждать, что возмущающая масса пренебрежимо мала. Далее, его обращение к общей теории относительности могло основываться скорее на ее априорной стройности, чем на остальных эмпирических следствиях, которые в то время были либо неоднозначными (красное смещение в спектрах звезд), либо пока не проверенными (отклонение лучей света). Конечно, ему следовало бы показать, что наблюдаемую яркость зодиакального света может дать ве-

щество, гравитационное действие которого пренебрежимо мало, но, разумеется, никаких количественных оценок этого он прежде не делал. Однако я сомневаюсь, что такая непоследовательность его как-то беспокоила, так как в 1914 г. он заявлял, что внутренний эллипсоид может быть невидим и при большой массе, и не особенно настаивал на существовании внешнего эллипсоида. Такое пренебрежение может означать довольно безразличное отношение к гипотезе Зеелигера.

4.8. Опровержение гипотезы Зеелигера Джеффрисом

Одним из ученых, высказывавших критические замечания по адресу гипотезы Зеелигера, был сэр Гарольд Джеффрис. Интересно, что вначале он разделял ее и отверг гипотезу лишь в 1919 г. Это произошло в начале его научной карьеры. В 1914 г. он был принят в Колледж Св. Иоанна, находящийся в Кембридже, с 1914 по 1917 г. получал стипендию имени Исаака Ньютона, а с 1917 по 1922 г. работал в Лондонском метеорологическом бюро. Первая его статья о зодиакальном свете была опубликована в 1916 г., в том же выпуске журнала “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, что и вторая из серии статей де Ситтера, посвященных общей теории относительности [182]. Джеффрис отметил, что объяснить смещение узлов Венеры в рамках теории Эйнштейна не удалось, и обратился к гипотезе Зеелигера. Прежде всего он отверг идею вращения, считая его “слишком большим” и ссылаясь на работу де Ситтера 1913 г. Однако, как мы знаем, уже в 1914 г. де Ситтер показал, что без предположения о вращении не обойтись; познакомиться с этой работой Джеффрису, вероятно, помешала война. По счастью, это было не так уж и важно, ибо Джеффрис отказался от идеи о внешнем эллипсоиде (ответственном за зодиакальный свет), а именно для компенсации его влияния на орбиту Земли приходилось предполагать вращение. Отказ от внешнего эллипсоида как причины планетных аномалий был основан на наблюдательных фактах. Джеффрис показал, что отражающие частицы должны иметь размеры порядка 107 см — тогда яркость отраженного света будет соответствовать наблюдаемой и плотность будет той же, что нужна Зеелигеру. Но такие “частицы” были бы просто малыми планетами. С другой стороны, если бы частицы были малы по сравнению с длиной световой волны, происходило бы не отражение, а рассеяние света; при этом для объяснения наблюдаемой яркости зодиакальйого света потребовалось бы весьма малое количество рассеивающего вещества, а тогда вызванные им гравитационные возмущения в движении внутренних планет

были бы незаметными. Такой подход нам уже знаком, разве что за исключением аргументации, касающейся рассеяния.

•Джеффркс не ссылается ни на Фрейндлиха, ни на Зеелигера (статью 1915 г.); я полагаю, что война не дала ему возможности познакомиться с этими работами, и Джеффрис, следо-

вательно, пришел к указанному выводу независимо от них. Джеффрис рассчитал возмущения от сжатого эллипсоида вблизи Солнца. Сравнение его теории с аномалиями Ньюкома показано в табл. 4.7 [182, с. 118]. Видны заметные расхождения в вековых изменениях положений перигелия Марса и

Таблица 4.7

Планета

sin (-6Q

Ы

е.бй

Меркурий

0,94

0,00

8,53

Венера

0,41

0,42

0,04

Земля .;•,:'

0,03 ,

Марс

0,04

0,00

0,03

Примечание: Все значения

приведены п

секундах дуги за столетие

! 182, с. 118].

узлов Венеры — отличие теоретического значения Джеффриса от величины Ньюкома в первом случае превышает ошибку вдвое, так как вещество, сосредоточенное в пределах орбиты Меркурия, на Марс влияет слабо. Что касается невидимости этого вещества, Джеффрис объяснил ее без затруднений [182, с. 113]:

“Наблюдения [материи] в пределах орбиты Меркурия не дают убедительного результата; поскольку их нужно проводить сразу же после захода Солнца или незадолго до восхода, это вещество практически невидимо”.

Однако это объяснение было не совсем верным. Вещество в непосредственной близости от Солнца в то время было хорошо известно — это его корона. Проводились и оценки ее яркости, и пусть даже ее возмущающим действием пренебрегали, следовало бы как-то объяснить, почему значительно более массивное образование — внутренний эллипсоид — все же не наблюдается. А без этого гипотеза была незавершенной. Далее, наклон эллипсоида к плоскости эклиптики составлял 8° 19'; значит, сохраняло силу замечание Ньюкома относительно большого наклонения. Джеффрис об этом не упомянул — возможно, здесь подразумевалась связь с экватором Солнца, наклон которого равен 8 °.

Что касается аномалий в движении планет, то расхождение в движении перигелия Марса у Джеффриса играло ту же роль, что и расхождение в смещении узлов Венеры у Эйн-

 

штейна. Первое превышало среднюю ошибку вдвое, а второе— втрое. Расхождение в перигелии Марса было не просто менее заметным — его можно было проще объяснить другими причинами. В этих работах Джеффрис не касался априорных аспектов теорий тяготения. Статью 1916 г. он закончил словами [182, с. 118]:

“Таким образом, создается впечатление, что в рамках гипотезы Эйнштейна трудно найти правдоподобное объяснение движений плоскостей орбит, в особенности смещения узлов Венеры”.

В 1918 г. Джеффрис применил идею Зеелигера к варианту релятивистской теории тяготения Зильберштейна [341], опубликованной несколько раньше. Зильберштейн, разделяя эйнштейновское условие общей ковариантности, выступал против принципа эквивалентности. В основе этого лежали причины как методологического (например, этот принцип ставил гравитацию “в совершенно исключительное и привилегированное положение”), так и эмпирического характера. Теория Эйнштейна предсказывала красное смещение спектральных линий звезд, но опытная проверка этого эффекта оказалась сложной. В 1914 г. Фрейндлих нашел требуемый эффект, но в 1917 г. Сент-Джон, изучив спектр Солнца, получил отрицательный результат. Зильберштейн отдал предпочтение последним данным — они были более многочисленными и надежными, кроме того, масса Солнца была известна гораздо точнее масс звезд, которые наблюдал Фрейндлих. Далее, еще один эффект — отклонение света в поле тяготения Солнца — еще предстояло проверить. Итак, поскольку не было эйнштейновского красного смещения, могло не быть и движения перигелиев, и видимый успех теории Эйнштейна ставился под сомнение. Зильберштейн использовал результаты, полученные Сент-Джоном, для опровержения принципа эквивалентности и оставил в своей теории только требование общей ковариантности (хотя мы не имеем возможности обсуждать эту теорию здесь — см. гл. 7, — значимость указанного требования можно понять из работы Кречмана [198] *). Вместо опережающего смещения перигелиев теория Зильберштейна предсказывала их отставание. Правда, оно было сравнительно невелико — значения е-бй для Меркурия, Венеры, Земли и Марса оказывались соответственно равными —1,48", —0,010", —0,011" и —0,21". При этом аномальное смещение перигелия Меркурия возрастало с 8,48" до 9,96". Но Зильберштейна не смутило и это [341, с. 128]:

“Как я понял из разговора с Гарольдом Джеффрисом, который уже нашел удовлетворительное объяснение смещения


* |3се физические законы можно записать в общековариантном еиде,

на 8,48" перигелия Меркурия и узлов Венеры в рамках модифицированной гипотезы Зеелигера о веществе, отражающем зодиакальный свет, увеличенную примерно на 10% аномалию можно равным образом, а то и “еще проще”, объяснить, принимая соответствующее распределение вышеупомянутого возмущающего вещества”.

Статья Джеффриса была опубликована чуть позже, в 1918 г. [183]. Он взял такое же, как и в 1916 г., распределение вещества, но с большей плотностью. Как и прежде, оставалось расхождение в смещении перигелия Марса. Считалось, что его можно объяснить, увеличив массу Земли или учитывая влияние астероидов. Для Земли аномалии были в пределах вероятных ошибок. Это не противоречило результату де Ситтера, полученному в 1914 г., поскольку на движение Земли оказывал влияние именно внешний эллипсоид. И Джеффрис заканчивает [183, с. 205]:

“Мы, следовательно, приходим к выводу, что теория Зильберштейна совместно с учетом гравитационного действия вещества, сосредоточенного вблизи Солнца, прекрасно объясняет вековые изменения [элементов орбит] внутренних

планет”.

В 1919 г. Джеффрис отказался от идеи Зеелигера [184]. В том году организованная Эддингтоном экспедиция подтвердила, наконец, предсказанное Эйнштейном отклонение лучей света в поле тяготения Солнца. Поскольку результаты измерения красных смещений однозначного ответа пока не давали, а движение перигелиев можно было объяснить и другими способами (по крайней мере, так казалось), полученный Эддингтоном результат стал веским аргументом в пользу теории Эйнштейна. Конечно, была возможность, что отклонение света вызвано рефракцией в солнечной короне, и это привлекло пристальное внимание к изучению состава короны. В частности, нужно было определить ее плотность. Возмущающую материю раньше считали невидимой, но Джеффрис в 1919 г. отождествил ее с веществом короны. Он заявил, что “определить ее плотность можно непосредственно по свечению” *. Найдя плотность, он показал, что рефракция в короне практически отсутствует. Следовательно, в этом пункте теория Эйнштейна имела бесспорное преимущество перед классической. Основываясь на данных опыта, к ней следовало подойти со всей серьезностью; поскольку предсказываемое теорией Эйнштейна смещение перигелия


* Джеффрис выступил с таким заявлением на заседании Британского астрономического общества 12 декабря 1919 г., посвященном обсуждению теории относительности. На нем выступили Эддингтон, Джине, Оливер Лодж, Джеффрис, Линдеман и Зильберштейн. Об этой дискуссии писал Фаулер [119]. О замечании Джеффриса см. с. 116 его статьи,

 

Меркурия почти в точности соответствовало наблюдаемому, его с полной определенностью уже нельзя было рассматривать как аномалию. Если так, то смещение перигелия уже не могло служить поддержкой гипотезы невидимого вещества, и чтобы допустить его существование, нужно было представить независимые доказательства. Однако оптические наблюдения исключали такую возможность и можно было говорить только о веществе, рассеивающем зодиакальный свет или о веществе солнечной короны. В 1919 г. Джеффрис вновь вернулся к этому вопросу. Он показал, что если зодиакальный свет возникает вследствие рассеяния на молекулах газа, его гравитационное воздействие будет совершенно незаметным; если же свет отражается от поверхности небольших частиц, то их масса даст не более 2" в вековом движении перигелия. Свечение короны объяснялось рассеянием солнечного света на диффузном веществе, и с учетом результата Тернера, полученного в 1898 г., Джеффрис показал, что и ее возмущающее влияние на движение планет пренебрежимо мало. Итак, с гипотезой Зеелигера было покончено.

4.9. Смещение узлов орбиты Венеры

Новая теория — общая теория относительности — не позволяла объяснить движение узлов Венеры. Желание разобраться с этой аномалией заставило Ньюкома усомниться в правильности значения солнечного параллакса. Из тех же соображений Зеелигер отверг гипотезу Холла, а Джеффрис принял на вооружение гипотезу Зеелигера. В 1919 г. Джеффрис показал, что для объяснения планетных аномалий, определенных Ньюкомом в 1895 г., гипотеза зодиакального света не годится. Учитывая это, он пришел к заключению, что никакого опережающего смещения узлов Венеры в действительности нет и оно является результатом какой-то ошибки. Об этом иногда говорил и Ньюком, но Джеффрис высказался с большей определенностью [184, с. 141 —142]:

“Таким образом, ни зодиакальное вещество, ни корона не влияют на Меркурий и Венеру в той степени, чтобы можно было говорить о каком-либо противоречии с теорией Эйнштейна. Следовательно, избыточное движение узлов Венеры, если оно в будущем действительно подтвердится, нельзя будет объяснить действием околосолнечного вещества; к тому же в настоящее время известно, что количество этого вещества совершенно недостаточно для заметного влияния на планеты; тот факт, что для объяснения избыточного движения узлов Венеры требуется достаточное количество вещества, свидетельствует против реальности этого движения, а не

против теории Эйнштейна; теперь показано, что она, как и теория Ньютона, требует, чтобы этого движения не было”.

На это замечание Джеффриса указал и Дунком, опубликовавший в 1958 г. теорию движения Венеры, которая заменила теорию Ньюкома. Он отметил отсутствие аномалии в движении узлов [95, с. 44]:

“Большое расхождение между теоретическим и наблюдаемым движениями узлов Венеры, найденное Ньюкомом, ныне не подтверждается. Причины этого объяснить пока не удалось, но они, по-видимому, заключены в больших систематических ошибках старых наблюдений”.

Открытие, что эта аномалия, имевшая наряду с аномалией перигелия Меркурия столь большое значение, так бесславно закончила свое существование, принесло астрономам своего рода облегчение.

 

расширил свою систему представлений, включив в нее откчо-нение лучей света звезд в окружающем Солнце веществе 1еоретические критические аргументы против общей теории относительности, которые он приводил во всех своих работах были неубедительны [293, 294]. К тому же ни в одной из них он не дал каких-либо количественных расчетов, относящихся к наблюдательным проявлениям возмущающего вещества На это ему указал Джеффрис [185] в ответ на цитированную нами выше работу [291]. Пур никак не учитывал указанных ограничении, и потому мы не уделяем внимания его точке зрения.

4.10. Чарльз Лейн Пур

Однако обсуждение гипотезы Зеелигера в 1919 г. вовсе не закончилось, ибо оппозиция теории Эйнштейна продолжала существовать в течение еще целого ряда лет. Во многом это связано с личными или национальными мотивами, но некоторое недоверие к ней объяснялось и волнением умов, вызванным общей теорией относительности. Например, Гроссман [141] ставил вопрос о строгости работ Ньюкома. Он считал, что действительное смещение перигелия Меркурия заключено в пределах от 29" до 38", что слишком мало для теории Эйнштейна. Другие астрономы, принимая все аномалии Ньюкома, пытались полностью объяснить их. Профессор астрономии Колумбийского университета Чарльз Лейн Пур верил в эффективность гипотезы Зеелигера [291, с. 33]:

“Эйнштейн и его последователи приводили в доказательство своей гипотезы пример движения планет. Однако факты этого не подтверждают — его гипотезы и формулы не являются ни достаточными, ни необходимыми для объяснения расхождений в этих движениях. Они недостаточны, поскольку объясняют лишь единственное из многих наблюдаемых расхождений— перигелий Меркурия; они не необходимы, ибо все эти расхождения, включая и перигелий Меркурия, можно без труда объяснить влиянием — в соответствии с законом Ньютона—материи, сосредоточенной, как известно, в непосредственной окрестности Солнца и планет”.

В своих ранних работах Пур отдавал предпочтение “материальному” объяснению [289, 290] аномалий Ньюкома. Затем он пришел к мысли о возможности объяснить каждую из них специально подобранным распределением вещества. В книге “Относительность против гравитации” [292] Пур

продолжение
к оглавлению   О скорости гравитационных волн   Реальная физика   работы по эфирной физике к библиотеке  

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 18.10.2019 - 14:00: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биохимия мозга от проф. С.В. Савельева и не только - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 07:39: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 07:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 07:26: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 18:29: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Ядерные эксперименты - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 06:07: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 06:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 06:01: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
16.10.2019 - 19:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
14.10.2019 - 03:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 18:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution