Ночное небо осветила яркая вспышка молнии. Огромный кусок льдины медленно погрузился в океан, всколыхнув неподвижную гладь воды. Пронзительные крики чаек разнеслись по заснеженной равнине и растворились в морозной мгле. Над россыпями остроконечных торосов расплывался таинственный мерцающий свет северного сияния.

Суть вещей

Это не отрывок из романа о мужественных покорителях северных широт. Это просто краткий перечень природных явлений, которые человек воспринимает как нечто само собой разумеющееся. Мы даже не пытаемся понять, почему так происходит в мире вокруг нас, мы привыкли к проявлениям сил природы и в каждый момент жизни решаем несложную задачу: если сила опасная - мы от нее бежим, если нет -стараемся извлечь из нее пользу.

Но у науки свой взгляд на вещи - дотошные ученые всегда стараются докопаться до сути. А докопавшись, все разложить по полочкам и классифицировать. Так и с силами природы. После сотен лет изучения природных явлений и после тысяч научных экспериментов ученые пришли к выводу, что в окружающем нас материальном мире существуют четыре главные силы. Их назвали фундаментальными взаимодействиями.

Итак, существуют гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Благодаря этим силам вещественный мир находится в непрерывном движении. Кварки группируются друг с другом, превращаясь в протоны и нейтроны, а лептоны свободно перемещаются в пространстве в
виде электронов, которые могут присоединяться к атомам и создавать химические элементы, или в виде нейтрино, беспрепятственно разлетающихся по космосу с огромной скоростью.

Атомы объединяются в молекулы, молекулы формируют вещество, и вот уже гигантские астероиды и планеты бороздят космическое пространство, вращаясь вокруг пылающих звезд.

Ученые решили, что свойства главных сил природы можно свести к трем основным параметрам - какие частицы взаимодействуют, с какой силой и на каком расстоянии.

Почему мы не любим подниматься по лестнице

Сила гравитации присутствует в природе везде. Ничто на нашей планете и за ее пределами не может от нее ускользнуть. Ее действие в пространстве бесконечно. Разумеется, по мере удаления от планеты или от звезды сила гравитации ослабевает, но она никогда не исчезнет бесследно. Вообще-то сила гравитации слабее других фундаментальных сил. Но ее мощь становится больше с возрастанием массы объекта.

Каждый из нас знает, как тяжело подниматься по длинной лестнице, с каждым шагом прилагая все больше усилий и отдавая энергию ненасытному гравитационному полю Земли.

О том, что такое земное притяжение, человечество задумалось еще в Древней Греции. Но только начиная с XVI века наиболее передовые умы в Европе начали целенаправленно изучать гравитацию.

Неоценимый вклад в науку того времени внесли Николай Коперник, Иоганн Кеплер, Галилео Галилей и Тихо Браге. Исаак Ньютон в 1666 году открыл закон всемирного тяготения. А столетия спустя, уже в XX веке, Альберт Эйнштейн предложил ученому миру свою знаменитую общую теорию относительности.

Но не только физики интересовались земным притяжением. Чарльз Дарвин провел несколько экспериментов, доказавших, что растения во время своего роста ориентируются в первую очередь на направление силы тяжести, а потом уже на Солнце. А соотечественник Дарвина, естествоиспытатель Т.Э. Найт, подтвердил выводы знаменитого ученого о том, что гравитация жизненно необходима для растений.

Интересно, что сила тяжести в разных точках нашей планеты разная. Например, в Евразии есть места, где человек весит на несколько десятков граммов меньше, чем в Северной Америке.

С момента освоения космоса человеком медики внимательно изучали последствия нахождения космонавта в состоянии невесомости. Выяснилось, что отсутствие воздействия силы тяжести на человека в течение длительного времени негативно сказывается на его здоровье. Нарушается координация движений, человек теряет ориентацию в пространстве, изменяется обмен веществ, кости становятся хрупкими, а мышцы теряют силу и уменьшаются в размере.

Это становится серьезной преградой в освоении межзвездного пространства, так как сегодня ученые разных стран разрабатывают проекты космических путешествий на Луну и Марс, во время которых космонавты должны сохранять хорошую физическую форму в течение многих месяцев.

Почему стол твердый

Если какая-то сила не является силой притяжения, то с большой степенью вероятности она окажется силой электромагнитного поля. С проявлениями этой вездесущей силы человек постоянно сталкивается в своей повседневной жизни. Например, письменный стол, за которым вы сидите, твердый потому, что атомы материала, из которого он сделан, крепко привязаны друг к другу благодаря силам электромагнитного поля.

Когда человек думает, внутри его мозга происходят химические процессы. Электромагнетизм управляет движением химических веществ внутри клеток головного мозга - нейронов, а сами клетки благодаря этой силе воспринимают химические сигналы и реагируют на них.

Радиоволны, видимый свет, рентгеновское излучение - все это тоже виды электромагнитного, излучения. Действие электромагнитной силы также бесконечно в пространстве, как и гравитация, но электромагнетизм намного мощнее. Однако есть существенная разница: электромагнитные силы действуют только на заряженные частицы. Например, нейтроны или нейтрино не подвержены действию этих сил. Поэтому они так и называются - от латинского neuter - «ни тот, ни другой».

В поисках невидимых сил

Если результаты действия силы гравитации или сил электромагнитного поля можно увидеть или почувствовать, например, сев под яблоню, как Ньютон, или нажав на кнопку пульта от телевизора, то результат слабого и сильного взаимодействия с помощью одних органов чувств не определить. Мы просто не замечаем эти силы в повседневной жизни, так как они действуют на ничтожно малых расстояниях. Поэтому и знаем об этих силах совсем немного.

Ученые продолжают упорно искать новые силы в природе, действием которых можно было бы объяснить многие загадочные явления. В научном мире появляются гипотезы, допускающие существование неизвестных сил, действующих как на малом, так и на большом расстоянии.

До сих пор главным инструментом для экспериментов в этой области был гравитационный вариометр Лоран-да Этвеша, знаменитого венгерского физика. Ученый еще в прошлом веке описал действие силы гравитации на две массы, находящиеся на разных концах коромысла, горизонтально подвешенного на нити. А почти сто лет спустя американский ученый Эфраим Фишбах из Университета Пердью опубликовал сенсационную статью, в которой утверждал, что гравитация состоит не только из силы притяжения, но и из силы отталкивания.

Современная наука развивается семимильными шагами, и вот уже физики всего мира замерли в ожидании сенсаций, которые со дня на день должны поступить из научно-исследовательского центра Европейского совета ядерных исследований, где построен самый большой в мире ускоритель заряженных частиц - Большой адронный кол-лайдер. Вполне вероятно, что ученым удастся обнаружить явления, пока существующие только в теории, например, квантовые струны, нейтралино, бозон Хиггса, гравитон...

Почва для новых открытий давно подготовлена научными фантастами. Ведь не случайно в их книгах так много внимания уделяется телекинезу, телепорта ции, захватывающим лучам и другим таинственным силам. Когда-нибудь эти сказки станут, наконец, былью.