У першому розділі книги ми описували рух штучних супутників Землі як такий, що складається з двох компонентів. Компонент, спрямований до Землі, породжений силою тяжіння, а рух у горизонтальному напрямку відбувається за інерцією. Ґрунтуючись на міркуваннях цього розділу, слід було б просто сказати: штучний супутник Землі рухається природно, тобто так, що для спостерігача, який перебуває на ньому, усі сторонні гравітаційні поля дорівнюють нулю. Ми більше не говоримо про два компоненти руху. Таким чином, інерцію ми пов'язуємо з гравітаційними явищами.
Авторами ідеї про єдність гравітації та інерції є А. Ейнштейн і Е. Мах. Відповідно до їхньої інтерпретації в загальній теорії відносності інерція розглядається як окремий випадок гравітаційних явищ, коли рух відбувається в гравітаційному полі, напруженість якого дорівнює нулю. Можна було б сказати й інакше, а саме: інерція зумовлена гравітацією, яку створюють маси, розташовані нескінченно далеко.
Якщо інерція має те саме походження, що й гравітаційні явища, то інертна маса тіла має бути визначена розподілом матерії в усьому світовому просторі. Якщо розподіл матерії у Всесвіті ми вважаємо однорідним за всіма напрямками, то інертна маса має бути однаковою, незалежно від напрямку руху тіла. Якщо ж розподіл матерії не має такої однорідності, то це могло б виявитися в залежності інертної маси від напрямку руху тіла. Щодо матерії в усьому Всесвіті ми зараз нічого сказати не можемо. Можна, проте, перевірити, чи справляє якийсь вплив на інерційні явища розподіл матерії в найближчій до нас області Всесвіту. Так, матерія нашої Галактики розподілена відносно Землі вкрай несиметрично, оскільки Земля відстоїть досить далеко від центра Галактики. Тому можна було б сподіватися, що ця несиметричність спричинить залежність інертної маси від напрямку руху. Було підраховано, що зміна інертної маси при зміні напрямку руху тіла може становити до 10-10 частки всієї його маси. Це припущення піддавали перевірці на досліді.
Якщо від напрямку руху залежить інертна маса тіла, то, згідно із законом еквівалентності маси й енергії, від цього має залежати і його енергія. Так, наприклад, енергія мікросистеми має залежати від того, в яких напрямках рухаються частинки, що утворюють систему. З метою виявити таку залежність було проведено дослід з ядрами ізотопа літію Li7.
Основний енергетичний рівень ядра Li7 розпадається в сильному магнітному полі на чотири підрівні. Це зумовлено тим, що кут між моментом імпульсу ядра літію (образно кажучи, віссю його обертання) і напрямком зовнішнього магнітного поля може набувати чотирьох різних значень (рис. 58). При кожному з цих положень осі обертання енергія основного рівня ядра різна. Так, замість одного основного стану виникає чотири різні енергетичні стани.
Рис. 58. Схема обертання ядра Li7, що перебуває в зовнішньому магнітному полі. Момент обертання ядра (вісь обертання) I→ може мати щодо зовнішнього магнітного поля Н→ лише певні орієнтації (положення 1, 2, 3, 4,)
Припустимо тепер для певності, що магнітне поле напрямлене до центра Галактики. Обертання ядра (зумовлене рухом нуклонів, які становлять ядро) при різних положеннях осі обертання відносно напрямку на центр Галактики відбуватиметься в різних напрямках. Якщо інертна маса нуклонів не залежить від напрямку руху, то різниці між енергіями чотирьох підрівнів мають бути рівні між собою. Якщо ж залежність інертної маси від напрямку руху існує, то й енергетичні відмінності між окремими підрівнями мають бути неоднакові.
Енергію підрівнів основного стану ядра Li7 у зовнішньому магнітному полі було виміряно подібним до описаного вище резонансним методом. Залежності інертної маси нуклонів від напрямку руху при цьому виявлено не було. Дані експерименту дають змогу стверджувати, що якщо залежність інертної маси від напрямку руху тіла все ж існує, то зміна має бути менша за 10-20 маси тіла. Тим самим результати досліду відповіли на поставлене вище запитання заперечно. Але це ще не означає, що слід відмовитися від розгляду інерції у зв'язку з гравітаційними явищами.
Якщо інерція зумовлена гравітаційним полем, напруженість якого дорівнює нулю, то цілком природно припустити, що величина впливу нульового поля не залежить від відстані. Маси, які рухаються десь далеко у Всесвіті, можуть справляти на інерційні явища таку саму дію, як і близькі до нас маси, що входять до Галактики. Тому цілком можливо, що місцева залежність розподілу мас від напрямку, яка має місце в околицях нашої Землі, не дає жодного ефекту на тлі мас світового простору. Відповідно до сучасних поглядів природно вважати інерцію окремим випадком гравітаційних явищ.
Авторами ідеї про єдність гравітації та інерції є А. Ейнштейн і Е. Мах. Відповідно до їхньої інтерпретації в загальній теорії відносності інерція розглядається як окремий випадок гравітаційних явищ, коли рух відбувається в гравітаційному полі, напруженість якого дорівнює нулю. Можна було б сказати й інакше, а саме: інерція зумовлена гравітацією, яку створюють маси, розташовані нескінченно далеко.
Якщо інерція має те саме походження, що й гравітаційні явища, то інертна маса тіла має бути визначена розподілом матерії в усьому світовому просторі. Якщо розподіл матерії у Всесвіті ми вважаємо однорідним за всіма напрямками, то інертна маса має бути однаковою, незалежно від напрямку руху тіла. Якщо ж розподіл матерії не має такої однорідності, то це могло б виявитися в залежності інертної маси від напрямку руху тіла. Щодо матерії в усьому Всесвіті ми зараз нічого сказати не можемо. Можна, проте, перевірити, чи справляє якийсь вплив на інерційні явища розподіл матерії в найближчій до нас області Всесвіту. Так, матерія нашої Галактики розподілена відносно Землі вкрай несиметрично, оскільки Земля відстоїть досить далеко від центра Галактики. Тому можна було б сподіватися, що ця несиметричність спричинить залежність інертної маси від напрямку руху. Було підраховано, що зміна інертної маси при зміні напрямку руху тіла може становити до 10-10 частки всієї його маси. Це припущення піддавали перевірці на досліді.
Якщо від напрямку руху залежить інертна маса тіла, то, згідно із законом еквівалентності маси й енергії, від цього має залежати і його енергія. Так, наприклад, енергія мікросистеми має залежати від того, в яких напрямках рухаються частинки, що утворюють систему. З метою виявити таку залежність було проведено дослід з ядрами ізотопа літію Li7.
Основний енергетичний рівень ядра Li7 розпадається в сильному магнітному полі на чотири підрівні. Це зумовлено тим, що кут між моментом імпульсу ядра літію (образно кажучи, віссю його обертання) і напрямком зовнішнього магнітного поля може набувати чотирьох різних значень (рис. 58). При кожному з цих положень осі обертання енергія основного рівня ядра різна. Так, замість одного основного стану виникає чотири різні енергетичні стани.
Рис. 58. Схема обертання ядра Li7, що перебуває в зовнішньому магнітному полі. Момент обертання ядра (вісь обертання) I→ може мати щодо зовнішнього магнітного поля Н→ лише певні орієнтації (положення 1, 2, 3, 4,)Припустимо тепер для певності, що магнітне поле напрямлене до центра Галактики. Обертання ядра (зумовлене рухом нуклонів, які становлять ядро) при різних положеннях осі обертання відносно напрямку на центр Галактики відбуватиметься в різних напрямках. Якщо інертна маса нуклонів не залежить від напрямку руху, то різниці між енергіями чотирьох підрівнів мають бути рівні між собою. Якщо ж залежність інертної маси від напрямку руху існує, то й енергетичні відмінності між окремими підрівнями мають бути неоднакові.
Енергію підрівнів основного стану ядра Li7 у зовнішньому магнітному полі було виміряно подібним до описаного вище резонансним методом. Залежності інертної маси нуклонів від напрямку руху при цьому виявлено не було. Дані експерименту дають змогу стверджувати, що якщо залежність інертної маси від напрямку руху тіла все ж існує, то зміна має бути менша за 10-20 маси тіла. Тим самим результати досліду відповіли на поставлене вище запитання заперечно. Але це ще не означає, що слід відмовитися від розгляду інерції у зв'язку з гравітаційними явищами.
Якщо інерція зумовлена гравітаційним полем, напруженість якого дорівнює нулю, то цілком природно припустити, що величина впливу нульового поля не залежить від відстані. Маси, які рухаються десь далеко у Всесвіті, можуть справляти на інерційні явища таку саму дію, як і близькі до нас маси, що входять до Галактики. Тому цілком можливо, що місцева залежність розподілу мас від напрямку, яка має місце в околицях нашої Землі, не дає жодного ефекту на тлі мас світового простору. Відповідно до сучасних поглядів природно вважати інерцію окремим випадком гравітаційних явищ.