Эйнштейн является одним из основателей новой, квантовой теории света и основателем теории относительности. Согласно квантовой теории свет представляет поток своеобразных частиц материи, так называемых квантов, или фотонов. Эйнштейн доказал, что фотоны об­ладают не только некоторой энергией, кото­рую они уносят от светяще­гося тела, но и (соответст­венно этой энергии) некото­рой массой, а значит и весом, как это вытекало из новой теории тяготения, установ­ленной Эйнштейном на осно­ве теории относительности³.

Но указанный вывод надо было доказать на опыте. Эйн­штейн (точнее ряда других ученых) это и сделал, применив (говоря принципиально) метод Мара­та. Однако Эйнштейн учел, что те тяжелые, массивные тела, вблизи которых Марат про­пускал лучи света, были все же недостаточно массивны; поэтому они и не могли сколь­ко-нибудь заметно притянуть фотоны. В поисках достаточ­но массивного тела Эйнштейн обратился за помощью к астрономии. В каче­стве тела большой массы он выбрал Солнце,— ведь,- масса Солнца превышает массу нашего земного шара больше чем в 300 тыс. раз.

Солнце должно притягивать проходящие вблизи его поверхности световые лучи с ощутительной силой.

Все это хорошо,— скажет читатель; но от­куда же взять такие, проходящие вблизи солнечной поверхности, лучи?

Эйнштейн нашел очень остроумный выход из положения.

Представьте себе, что вы наблюдаете пол­ное солнечное затмение, во время которого на несколько минут наступает такая темнота, что вблизи закрытого Луной диска Солнца ста­новятся видимыми звезды. Лучи от таких звезд, видимых вблизи Солнца, прежде чем подойти к нашему глазу, должны пройти очень близко от поверхности Солнца.

Эйнштейн рассуждал так: если свет дей­ствительно весом, если он способен притягиваться материальными телами, то идущий к нам мимо Солнца световой луч от звезды должен вследствие его притяжения Солнцем несколько отклониться в направлении к Солн­цу. В итоге световой луч вступит в глаз в та­ком направлении, как если бы он шел из точки, расположенной несколько дальше от Солнца, чем расположена видимая рядом с солнечным диском звезда.

На этом основании Эйнштейн обратился к астрономам всего мира с просьбой пронаблюдать при помощи фото­графических снимков поло­жения звезд вблизи солнечного диска во время солнеч­ного затмения. Он предска­зывал, что изображения звезд на снимках окажутся несколь­ко смещенными в сторону от Солнца. Эйнштейн вывел да­же формулу, устанавливав­шую количественную вели­чину этого смещения в зави­симости от расстояния изо­бражения звезды на снимке от центра изображения диска Солнца: смещение должно было быть обратно пропор­ционально этому расстоянию.

Наблюдения. произведен­ные в 1919, 1922 и 1929 гг., подтвердили предсказание Эйнштейна. Правда, наблю­дения 1929 г. дали результат, количественно несколько превышающий ве­личину указываемого теорией Эйнштейна смещения (примерно на 30<Уо), но самый факт притяжения световых лучей Солнцем следует считать твердо «установленным.

Эйнштейн выдвинул свою теорию притяже­ния света еще в 1911 г. Скоро после этого известный английский астроном Артур Эддингтон доказал теоретически, что если световые фотоны считать просто мельчайшими мате­риальными частичками, оторвавшимися от Солнца⁴, и применить к ,ним закон всемирного тяготения Ньютона, то окажется, что они должны притягиваться к Солнцу и при­вести в итоге к такому же “отклонению изображений ,звезд от изображения диска Солн­ца, на какое указывал Эйнштейн; это значит, что отклонение должно было бы быть об­ратно пропорциональным расстоянию изобра­жения звезды от диска Солнца; но у Эддингтона получалась вдвое меньшая величина от­клонения, чем у Эйнштейна, и это было самой интересной стороной дела, которую на­до было проверить при помощи вышеупомянутых наблюдений. Наблюдения дали ре­зультат, говоривший в пользу Эйнштейна, но, как уже указывалось, не вполне точно. Воп­рос нуждается еще в довыяснении.

Солнце теряет благодаря своему излучению массу

Согласно современной теории светового из­лучения, основанной Нильсом Бором, испуска­ние света материей заключается в следую­щем: внутри излучающего свет атома про­исходит перескок одного или нескольких элек­тронов с более высокого энергетического уровня на более низкий; при этом электроны теряют часть своей энергии, которая и уходит из атома в виде лучистой энергии; здесь в точности соблюдается закон сохранения энергии. Но сами электроны остаются внутри атома, и атом, значит, ничего не теряет из своего вещества: сколько электронов было около его ядра до излучения света, столько же их останется и после .излучения. Атом те­ряет при излучении часть энергии (из-за по­тери части энергии электронами). И вот Эйнштейн доказал, что вследствие потери энергии всякое тело теряет и часть своей массы, а значит, и веса, не теряя при этом ни одного из своих атомов или электронов.

Эйнштейн вывел даже формулу, согласно которой можно, например, подсчитать, сколь­ко массы теряет тело при потере опреде­ленного количества энергии (и значит, приоб­ретает то тело, к которому перешла эта энер­гия).

Но другое дело — излучение огромного Солнца, сопровождающееся потерей громадного количества тепловой энергии, а значит, и ощутительной потерей массы. Солнце из­лучает в год 2,9-10³³ малых калорий тепловой энергии. Если на основании этого подсчитать соответствующую потерю массы, то окажется, что Солнце ежеминутно теряет 250 млн. т, что в 650 раз больше массы воды, низвергаю­щейся в тот же промежуток времени в Ниа­гарском водопаде.

Потеря Солнцем массы благодаря излуче­нию энергии составляет в год 131 • 10¹² т. Сопоставив с этим то, что масса земного шара составляет 6 10²¹ т, мы увидим, что эта по­теря массы Солнцем все же, примерно, в 460 млн. раз меньше массы земного шара.

Есть звезды, значительно более яркие, чем Солнце, которые благодаря излучению теряют в тысячу и больше раз массы, чем Солнце.

Если масса, теряемая Солнцем в год, бо много раз меньше массы Земли, то тем более она мала по сравнению с массой Солнца, ко­торая больше массы Земли в 330 тыс. раз. Подсчет показывает, что за все время ”суще­ствования Земли, т. е., примерно, за 2 млрд. лет, Солнце потеряло благодаря излучению энергии лишь 0,013% своей массы.

Как Солнце теряет массу при излучении спета?

Если Солнце ежеминутно теряет массу в 250 млн. т, то это вовсе не означает, что с его поверхности ежеминутно отрывается имен­но такое же количество тонн солнечного вещества; количество атомов Солнца при этом излучении энергии по крайней мере на по­верхности Солнца остается неизменным, те­ряется лишь энергия солнечного вещества.

Однако за это время окружающее Солнце пространство непрерывно заполняется особого рода материей — световыми фотонами, ухо­дящими с огромной быстротой в бесконечные дали. Ньютон также считал, что Солнце при излучении заполняет окружающее его про­странство материей; но в отличие от совре­менных взглядов он думал, что это вещество образуется здесь из как бы измельченного солнечного вещества. В действительности же, как это поняли в XX в., световые частички-фотоны не входили в состав солнечного ве­щества до излучения; они образуются вногь в момент излучения; до излучения их совсем не было, но зато Солнце было богаче энергией; после же излучения Солнце стало бед­нее энергией, зато вокруг него появились фотоны, масса которых равна той массе, ко­торую потеряло вещество Солнца (в смысле количества атомов оставшееся неизменным, но излучившее энергию). Закон сохранения мас­сы остается здесь в полной силе, так же как и закон сохранения энергии.

Похожие статьи:

1. Ньютон и Марат о притяже­нии лучей света
2. Теория происхождения Луны
3. Происхождение солнечной энергии
4. Новая теория создания объектов Солнечной системы
5. Первые черные дыры формировались в глубине гигантских звездообразных коконов