По образу и подобию

Начало ей, по-видимому, положил англичанин Шустер. В 1891 году, когда магнитное поле у Солнца еще только подозревалось (по форме его короны), этот ученый предложил выяснить: не является ли всякое вращающееся тело магнитом?

Годы отдал разработке этой гипотезы большой русский физик П. Н. Лебедев.

Он сделал попытку объяснить появление магнитного поля у вращающегося тела. Лебедев предполагал, что под влиянием центробежной силы отрицательные заряды (то есть электроны) в атомах несколько смещаются перпендикулярно к оси вращения.

В результате тело на поверхности оказывается заряженным отрицательно, что и вызывает появление магнитного поля.

Как проверить эту гипотезу? На сцене снова модель.

Кольцо диаметром в 6 сантиметров делало в опыте Лебедева до 35 тысяч оборотов в минуту. Но самый чувствительный по тем временам магнитометр не обнаружил появления магнитного поля.

Однако Лебедев закончил статью о своем эксперименте словами уверенности в том, что можно провести новые, более точные опыты, выдвинуть другие, более близкие к истине гипотезы.

В 1947 году по физическим журналам мира прошла статья англичанина П. М. С. Блэкета. Объясняя рождение магнитного поля, он не ссылался в ней на законы электродинамики и электростатики, на смещение зарядов в атоме и тому подобное. Он просто предположил, что появление магнитного поля вокруг вращающегося тела — новый закон природы. Казалось бы, это было отступлением перед трудностями. Ведь он попросту отказался объяснить явление, исходя из известных тогда физических законов.

Но в науке это очень смелый шаг. Лишь в редчайших случаях он бывает оправдан — тогда, когда происходят великие открытия.

Так, когда было экспериментально показано, что скорость света не зависит от скорости его источника, — это было новым научным фактом. Когда на основе его была построена специальная теория относительности, факт был, так сказать, возведен в ранг закона. Появление — вернее, познание — новых законов природы — вещь естественная. Если старые, известные законы не могут объяснить новых фактов, приходится искать новые законы.

Блэкет попытался дать формулу зависимости магнитного поля от вращения тел. В его распоряжении были данные о скорости вращения и магнитных полях трех небесных тел — одной планеты и двух звезд. Планета, конечно, Земля. Одна из звезд, разумеется, Солнце. А вторая? В том же 1947 году очень хитрым путем было измерено магнитное поле одного белого карлика, звезды Е 78 из созвездия Девы.

Магнитное поле тела характеризуется его магнитным моментом. Вращение тела, с учетом его размеров и массы, — угловым моментом. Так вот, уже давно было замечено, что магнитные моменты Земли и Солнца относятся друг к другу так же, как их угловые моменты. Белый карлик из созвездия Девы соблюдал эту пропорциональность.

И наконец, сам коэффициент пропорциональности — отношение магнитного момента тела к угловому — получался весьма привлекательным для ученого. Он был приблизительно равен корню квадратному из гравитационной постоянной (коэффициент в формуле ньютоновского закона всемирного тяготения), деленному на удвоенную скорость света.

Как хотите, а такие совпадения редко оказываются случайными. Тем более что магнитный момент Солнца больше магнитного момента Земли в несколько десятков миллионов, а магнитный момент звезды Е 78 — в десятки миллиардов раз! И точно та же пропорция соблюдается у угловых моментов.

Впрочем, точно та же — это не совсем верно. Отношения магнитного момента к угловому у Солнца и звезды Е 78 созвездия Девы почти равны, а у Земли — это отношение примерно вчетверо меньше.

Значит, пропорциональность соблюдена природой не так уж точно? Нет, просто физика и астрофизика далеко не всегда те сверхточные науки, какими мы еще за школьной партой привыкаем их считать. В научных статьях по иным разделам физики можно прочесть эпически спокойное замечание «возможна ошибка в два-три порядка». А ведь это значит в 100–1000 раз!

А однажды мне довелось прочесть в научном журнале статью, автор которой отмечал в работе другого ученого ошибку «на десять порядков» — в 10 миллиардов раз. И тем не менее статья винила в ошибке не столько ученого, сколько чрезвычайную сложность явлений, с которыми он имел дело.

К тому же для отклонений Земли от пропорции можно найти объяснения.

Словом, сопоставив все данные измерений, Блэкет предложил считать появление магнитного поля вокруг вращающегося тела новым общим свойством материи.

Понятен интерес физиков всего мира к этой работе. И может быть, его особенно разжигала одна деталь формулы нового гипотетического закона. В нее входили и скорость света (то есть электромагнитных волн вообще) и гравитационная постоянная. Это могло означать, что тут встретились теории полей — гравитационного и электромагнитного. Это подтверждало мысль об их глубоком родстве и единстве.