Основную часть прибора составляет легкое горизонтальное коромысло, подвешенное на тонкой платино-иридиевого проволоке. К коромысла прикреплены два тяжелые, один из которых расположен ниже другого. Наблюдая по шкале в бинокль, можно обнаружить очень незначительный поворот коромысла.
Дело в том, что независимость тяжести от химического состава была подвергнута со времен Галилея многочисленном «тестированию», точность которого все улучшалась. Сегодня утверждение о том, что сила тяжести не зависит от химического состава тел притягиваются, считается неоспоримым фактом, что положено в основу фундаментального принципа эквивалентности тяготеющих и инерционной масс. А принцип эквивалентности, в свою очередь, Эйнштейн положил в основу общей теории относительности.
Чтобы проверить барионную гипотезу, нужно оценить ожидаемые на ее основе различия в тяготении тел разного состава и сравнить с данными наиболее точных - прецизионных - экспериментов. Прежде всего сразу становится понятным, что хотя искомое отталкивания составляет заметную часть от Ньютонова тяжести, измеряемая при изучении дополнительного отталкивания величина окажется намного меньше. И действительно, мы собираемся сравнивать отталкивания с притяжением, а различия в отталкивании тел разного состава. Это различие является в несколько раз меньше собственно отталкивания. Чтобы в этом убедиться, нужно подсчитать отношение барионного заряда к массе атома для различных элементов и их сопоставить.
Практически опытным путем сравнивают не взаимная притяжения двух тел в зависимости от их состава, а притяжения пробных тел в третий очень большого тела. Впервые такой опыт поставил Галилей, измерив ускорение свободного падения на Земле тел разного состава и веса. Если справедлив закон Ньютона, то есть если вес тела строго пропорциональна его массе, то ускорение свободного падения должно быть величиной постоянной. Это и было установлено Га-лилии с точностью долей процента.
Здесь авторы барионной гипотезы обратились к исследованиям известного венгерского ученого Роланда фон Этвеша. В опытах Этвеша центробежную силу, которая связана с вращением Земли и действует на любое тело, сопоставляли с силой тяжести. Подробный отчет об этих исследованиях, продолжавшихся десятки лет, было опубликовано сотрудниками Этвеша уже после его смерти, в 1922 году. В историю физики этот отчет вошел как свидетельство того, что ускорение свободного падения всех тел является постоянным с точностью до восьмого знака после запятой. Однако детальное рассмотрение отчета группы Этвеша показывает, что в работе все же были обнаружены очень малые, но статистически значимые различия ускорений при падении различных тел. Но поскольку подобные разногласия среди других веществ оказались еще меньше и при этом не было выявлено ни одного логической связи этих различий с химическим составом веществ, то сотрудники Этвеша не сочли найдены отклонения достойными внимания.
Но именно эти следы разногласий в ускорениях свободного падения и привлекли внимание авторов барионной гипотезы. Гипотеза взаимодействия через барионный заряд, по их мнению, дает ключ, с помощью которого можно разобраться в хаосе результатов Этвеша. Главным здесь является зависимость разности ускорений для набора пробных тел в различии удельных барионных зарядов этих самых тел. Зависимость удельного барионного заряда - отношение барионного заряда к массе атома - от порядкового номера элемента в таблице Менделеева. За единицу принято это отношение для водорода, а максимальным оно становится для элементов, расположенных в середине таблицы. Итак, согласно гипотезе «пятой силы», для таких веществ сильным является отталкивания. К «краев» периодической таблицы элементов оно приходит в несколько тысячных долей. Поэтому можно надеяться, что взаимное притяжение тел разного состава при прочих равных условиях может отличаться на несколько стотысячный частиц.
Критический разбор барионной теории показал, что ожидаемая разница в притяжении тел разного состава может составлять тысячные доли процента, если расстояние между телами гораздо меньше радиуса действия «пятой силы». Но в работах Этвеша пробные тела притягиваются к Земле, радиус которой в 30000 раз больше предполагаемого значения радиуса действия. Это означает, что вклад в отталкивание дают только ближайшие к пробным тел земные слои, вместо нью-тонивське тяжести обусловлено всей массой Земли. Это обстоятельство дополнительно уменьшает ожидаемую разницу в ускорениях примерно в те же 30 000 раз. Точный расчет эффекта практически невозможно, поскольку результат очень сильно зависит от карты распределения масс на поверхности и внутри Земли в окрестности пробных тел. Для модели Земли в виде однородного шара ожидаемый эффект в 16 раз меньше, чем тот, которого получили в опытах Этвеша.
Более того, как заявили критики, данные Этвеша свидетельствуют в пользу новой составляющей тяжести, но не отталкивания, а тяжести. Час от часу не легче! И действительно, в Этвеша, например, вода «падала» медленнее медь, в то время как гипотеза барионного отталкивания предвещает обратное. Это противоречие авторы барионной гипотезы объяснили тем, что локальное скопление масс в окрестности экспериментальной установки Этвеша может в широких пределах изменить величину эффекта, включая изменение знака. Все обусловлено величиной локальной массы и ее расположением относительно пробных тел и направления меридиана.
Авторы барионной теории гравитации не раз утверждали, что нашли корреляцию между силой притяжения и составом пробных масс. Они сделали вывод, что этот результат согласуется с геофизическими данными и является еще одним доводом в пользу наличия в природе отталкивающей пятой силы. Тем не менее, этот сенсационный результат вызвал очень много вопросов. Больше всего критики отмечали необходимость тщательного анализа побочных факторов воздействия пятой силы, при которой необходимо учитывать все источники масс, расположенные на расстоянии около километра от крутильных весов.
Таким образом, дискуссия показала, что в опытах типа Этвеша (в их оригинальной постановке) ни знак эффекта, ни его величина не могут быть характерными признаками для проверки гипотезы барионов отталкивания. В пользу гипотезы говорит только собственно наличие эффекта и его закономерная связь с химическим составом пробных тел.
Итак, есть два определенных намеки на существование «пятой силы», что приводит к отталкиванию любых тел, не слишком удаленных друг от друга. Первый намек, связанный с геофизическими исследованиями, вряд ли в ближайшее время будет дополнен новыми данными, поскольку этот путь требует огромного объема работ. Второй намек, связанный с пересмотром старых работ Этвеша, наоборот, обещает быстрое развитие. Уже высказаны предложения относительно новых опытов, специально нацеленных на проверки барионной гипотезы. Ее авторы, например, предложили применить лазерную гравиметрию для прямого измерения ускорения свободного падения тел, т.е. повторить опыт Галилея на современном уровне. К сожалению, немедленно этого сделать нельзя: сначала нужно повысить точность гравиметра примерно в сто раз, что представляется делом очень непростым.
И, наконец, несколько слов о значении предполагаемого открытия пятой силы. Разумеется, с появлением новой силы практически ничего не меняется ни в земной, ни тем более в небесной механике, и вообще в физике. За исключением физики элементарных частиц, для которой выявление «пятой силы» было бы открытием века. В этой области наиболее глубоких знаний о материи продолжается период замечательных успехов и больших надежд.
Новая гипотеза непосредственно не вписывается в существующие наброски будущей объединенной теории. Поэтому экспериментальное открытие пятой силы привело бы к существенному пересмотру направлений поисков единой теории и, возможно, позволило бы этим поискам нового решительного импульса. Физики-теоретики, составляющих мозаику экспериментальных фактов в единую картину мироздания, с надеждой ждут недостающих фрагментов, которые, возможно, будут ключевыми. Но надежды эти сочетаются с естественной недоверием, потому что великие открытия происходят редко. Ближайшее будущее покажет, что привлекло внимание исследователей - случайная тень на монолитном фундаменте физики следует потайного хода вглубь.
Когда речь идет об открытии такого фундаментального явления, как антигравитация, нужно семь раз проверить, прежде чем поверить. Нужны новые сложные эксперименты и наблюдения, которые помогли бы выявить другие стороны явления. Например, для движущихся тел антигравитация должна быть сильнее. На швидкообертове кольцо на поверхности Земли должна действовать подъемная сила. Чем больше его радиус, тем большую скорость имеет его вещество (как на карусели - чем дальше от центра, тем быстрее движение). И для больших скоростей вращения и больших радиусов антигравитация будет довольно значительной.
А может, кто-то из молодых читателей станет физиком и придумает более остроумный и убедительный эксперимент? Сегодня над этой проблемой будущего размышляют во многих физических лабораториях мира.
Так, у американского писателя Г. Ф. Джонса есть интересный научно-фантастическое произведение «Уровень шума». Желая получить новое оружие, военные руководители одной из противоборствующих стран решили «ускорить» мнение своих ученых. Группе ученых - специалистов в самых различных областях науки - сообщают, что в некоторой лаборатории сделано сенсационное открытие антигравитации, но, к несчастью, изобретатель погиб во время пробной демонстрации и забрал с собой тайну своего детища. На самом деле все это было вымышленным, тщательно продуманным сценарием, созданным психологами. Милитаристы сознательно ввели исследователей в заблуждение, сообщив, что, якобы за неопровержимыми данными разведки, вражеская сторона овладела секретом антигравитационных сил, а это означает, что задача, которую считали неразрешимой, на самом деле имеет решение и теперь надо только его найти. Разумеется, оно должно быть каким-то абсолютно необычным, парадоксальным,, выходящим за рамки известных теорий, если все они говорят, что это принципиально невозможно. Для убеждения ученых им предоставляют множество вещественных доказательств: библиотечку едва различимых отрывочных записей в разорванных и обгоревших лабораторных журналах, самую разрушенную лабораторию по совершенно искаженным и непонятным оборудования, противоречивые показания очевидцев. Таким образом, вся художественно сконструирована ситуация основывается на вводе больших пластов несистематизированной информации. Такие информационные ссылки хаотично насыщенные кажущимися случайными сведениями из различных разделов науки и техники. Иными словами, искусственно моделируется ситуация «пресыщенного информационного раствора», основанного на развитии «квантовой» случайной психологии научного творчества.
И вот, будучи уверенными, что гипотетически изобретение было на самом деле, творческий коллектив ученых уверенно берется за поиск и восстановление технических решений, которых не существовало. И решение нашлось! Правда, это была не антигравитация, а новое отталкивающая поле, но это было уже не важно.
Итак, попытка ревизии древних экспериментов Этвеша не дала никакого определенного результата, причем мнение научной общественности явно склоняется к негативному оцениванию возможности здесь поиска новых сил отталкивания. Так может или нет существовать в природе таинственная антигравитационных вещество, которое мы встречаем в романе Герберта Уэллса «Первые люди на Луне»?