Вся правда о гравитации

Научно-популярные книги бывают разными, и пишут их разные люди. Это могут быть профессиональные популяризаторы, научные журналисты, увлеченные любители, энциклопедисты, разбирающиеся во всех областях сразу, и т.д. Но совершенно особое место занимают авторы, являющиеся специалистами в той области, которой посвящена книга. Роль профессионализма автора возрастает, если речь идет о сложной области науки, где есть проблемы с наглядностью хотя бы части процессов и явлений. Книжка может быть без картинок (и даже без разговоров), она может быть плохо отредактирована (что у нас сейчас не редкость), содержать формулы или сложные термины, но… Но в ней не будет вранья по главной теме книги. То есть в самом главном ей можно будет верить, потому что писал ее эксперт.

Александр Петров — автор новой книги издательства «Век-2» — является специалистом по теориям гравитации. Рассказывать об этой области физики непросто. С одной стороны, надо начинать издалека (иначе читателю будет тяжело вникнуть в суть), а с другой — добираться до самых современных моделей и подходов. К счастью, у Александра уже был опыт — он автор нескольких научно-популярных статей, в том числе в ТрВ-Наука. Сочетание научного профессионализма и популяризаторского опыта и стало основой книги.

В 300-страничном томике рассказано как об истории развития понятий,связанных с гравитацией,так и о физической сути этих понятий. Стиль изложения не очень простой, но вполне доступный. Автор рассказывает о гравитации, привлекая не слишком большое число формул (часть из которых приводится и поясняется в приложениях в конце книги), зато дается вполне законченное представление о предмете, доступное любознательному старшекласснику или студенту младших курсов.

Первая часть книги является добротно написанным историческим обзором, без него не обойтись. Аристотель и Птолемей, Коперник и Тихо Браге, Галилей и Кеплер — обо всех великих ученых доньютоновской эпохи написано достаточно подробно, чтобы узнать не только об их научных достижениях, но и самих персонажах истории науки. Удалось интересно и, как мне кажется, интригующе рассказать о том, как они размышляли, что они узнали от своих предшественников, об их минутах озарения. Не знаю, заметил ли это сам автор, но получилось даже нечто большее, чем история развития знаний о гравитации. Читателя ждет рассказ о становлении современного научного метода познания окружающего мира в целом. Абсолютно правильно сделан акцент на переходе от слепого доверия авторитетам к экспериментальным проверкам тех или иных положений теории. В этом смысле особо выделена заслуга Галилея. Это тем более ценно, потому что и в XX, и в XXI веках находились и находятся люди, готовые принизить в науке роль правильно поставленного эксперимента или серьезного наблюдения.

Отдельная глава книги посвящена жизни и научной деятельности Ньютона. Даже если бы он только лишь сформулировал закон всемирного тяготения на основе взглядов Кеплера, его имя уже заслуживало бы почетного места в истории. Но он сумел сделать намного больше. Чтобы представить себе широту его научных изысканий, достаточно прочитать о том, что как только великому ученому стало ясно, что существующий математический аппарат не позволяет адекватно описывать механическое движение, он тут же переключился на область математики и в результате создал — ни много, ни мало! — основы современного математического анализа. Этапы развития последнего также представлены как драматическая и увлекательная история.

Хотя тема книги — гравитация, но одна из следующих глав посвящена созданию основ электродинамики. Здесь самая значительная роль принадлежала Максвеллу. В результате его теоретических исследований появилась система уравнений, описывающих электромагнитное поле и создавших основу для всех дальнейших достижений в теории и практике электромагнетизма. Именно теория Максвелла стала своеобразным трамплином для рывка в новую физику — релятивистскую, которая и стала базой для нового геометрического представления о природе тяготения.

На этом исторический обзор развития взглядов на гравитацию заканчивается, и изложение переходит к современной теории тяготения — общей теории относительности. В этих главах чувствуется, что автор счел возможным несколько нагрузить читателей и дать побольше формул (хотя для облегчения жизни часть деталей вынесена в приложения). Излагаются основные положения специальной теории относительности, делается введение в четырехмерное пространство Минковского. В отличие отдругих популярных книг,достаточно подробно поясняется, втом числе на многочисленных примерах и простых диаграммах, что собой представляет это пространство. Чтобы до конца проследить за логикой изложения и выводом некоторых формул, нужно приложить некоторые усилия. Еще раз скажем, что исторические отступления удаются автору очень хорошо, и при чтении главы о специальной теории относительности можно отдохнуть на разделе «Пуанкаре и Эйнштейн».

Вторая половина книги — это краткое популярное изложение математического формализма общей теории относительности и разбор многочисленных захватывающих следствий теории и множества экспериментов по проверке ее следствий. В этой части автор в полной мере проявляет себя как специалист именно в теоретическом подходе и только мимоходом обращает внимание на физические и технические детали экспериментов. Прекрасно описывая теоретические модели и выводы, он только вскользь описывает, например, эксперименты по обнаружению гравитационных волн. Кроме того, книгу бы только украсило подробное изложение, посвященное проекту «Радиоастрон», но ему уделяется лишь пара страниц. Каждый из этих интересных экспериментов, по моему мнению, был бы достоин целой главы, а возможно и отдельной книги. Видимо, формат настоящей книги, больше посвященной теоретическим основам гравитации, не позволяет этого сделать.

Есть отдельные главы, в которых обсуждаются черные дыры и законы сохранения в общей теории относительности. Значительное место отведено современной космологии. В этой части книги в качестве сравнения с релятивистским подходом подробно рассмотрена задача о бесконечной однородной Вселенной с использованием теории Ньютона. Это важно, поскольку, во-первых, широко распространено мнение, что такая задача не имеет решения, а это не так! Во-вторых, легко и просто, буквально на пальцах, поясняется, в чем суть релятивистских решений Фридмана, откуда берется критическая плотность и т.п.

Заключительная глава книги посвящена самым последним достижениям в изучении гравитационных эффектов, а также перспективам развития теории. Сделанные утверждения и выводы способны создать настоящее «завихрение мозгов» у не очень подготовленного читателя. Вполне научно обоснованная возможная реальность представляется совершенно фантастической. Чтение, на мой взгляд, становится настолько увлекательным, что порой кажется, что читаешь Станислава Лема. Такова современная теоретическая наука, а то, что это удалось показать, конечно, — достоинство книги.