Гравитационное притяжение тел — одно из наиболее загадоч­ных и непознанных явлений природы. Вообще говоря, все извест­ные физикам силы дальнодействия (гравитационная, электроста­тическая и магнитная) до сих пор загадочны и ничем не объяснимы. Что такое электрический заряд? Каковы его природа и про­тяженность в пространстве? Почему одноименные заряды оттал­киваются, а разноименные притягиваются? На все эти вопросы наука еще должна получить ответы. Решение этих загадок, по-видимому, станет началом новой эры в науке и технике, а возмож­но, и произведет настоящую революцию в понимании законов природы.

В настоящее время силы дальнодействия широко использу­ются в практической деятельности людей, в том числе и в космо­навтике. Они хорошо изучены количественно. В частности, теория притяжения Ньютона одинаково хорошо описывает как электро­статическое, так и магнитное, и гравитационное взаимодействие тел на расстоянии. Более точные выражения даются общей тео­рией относительности Эйнштейна.

Если рассмотреть силы притяжения в рамках теории Ньюто­на, то, сравнивая напряженности и удельные объемные энергии гравитационного и электростатического полей, можно обнаружить в космосе огромные «запасы» гравитационной энергии. Даже у поверхности Земли плотность гравитационной энергии чрезвы­чайно велика. Она равна 1,610й Дж/м3, что намного превышает известный суммарный энергетический запас атмосферы (термо­ядерная энергия водяных паров, энергия конденсации и кристал­лизации воздуха, тепловая, механическая и химическая энергии п т. п.), равный у поверхности Земли 106 Дж/м3. Заметим для сравнения, что удельный энергетический эквивалент массы атмо­сферы на этой высоте равен 1017 Дж/м3, что, естественно, являет­ся физическим пределом, а удельная объемная энергия топлива существующих ракет (кислород + керосин) равна «всего лишь»

1010 Дж/м3. Иначе говоря, если приведенные выше рассуждения о гравитационной аналогии правильны, то открываются огромные возможности в использовании энергии нового типа — гравитаци­онной. Собственно говоря, эта энергия уже и сейчас широко ис­пользуется. Так, при организации полета к планетам или мимо планет учитывается их гравитационное притяжение, которое в ря­де случаев позволяет снизить количество взятого на борт ракеты топлива. Но, к сожалению, сила гравитации всегда имеет один знак — массы всегда притягиваются. Это обстоятельство не толь­ко ограничивает возможности полезного использования энергии гравитации, но и приводит к так называемым гравитационным по­терям при старте ракет с поверхности Земли.

А возможна ли отрицательная гравитация? Возможно ли та­кое состояние, когда тела отталкиваются, подобно двум одноимен­ным зарядам? Этот вопрос и является основным в процессе ис­следования антигравитации или в более общей постановке в про­цессе исследования возможностей искусственного регулирования гравитации. Очевидно, что регулировать можно только такое яв­ление, закономерности которого в той или иной мере известны, поэтому прежде всего стали появляться теории гравитации.

По-видимому, первым ученым, который задумался над этим явлением, был Ньютон (вспомним легенду о «яблоке Ньютона»), но подходящего объяснения он дать не мог.

«Не знаю, — писал Ньютон, — каким представляет себе меня мир, но самому себе я кажусь просто ребенком, который играет на морском берегу и забавляется, отыскивая лучше обкатанные камешки или более красивые, чем обычно, ракушки, в то время как великий океан истины лежит передо мной, еще девственно не­познанный».

Первое правдоподобное физическое объяснение причины гра­витации дал М. В. Ломоносов, который полагал, что притяжение тел является результатом их взаимодействия с огромным числом очень мелких частиц, пронизывающих Вселенную. Два тела при­тягиваются, воспринимая при поглощении импульс этих частиц и взаимно экранируя от них друг друга. В тех или иных вариан­тах эта теория гравитации сохраняется и до наших дней. В качест­ве «виновников» гравитационного притяжения рассматриваются у-кванты, нейтрино, гипотетические кварки — мельчаишие частицы с дробным зарядом, гравитоны, а иногда и другие «элементарные» частицы.

С появлением в начале века общей теории относительности Эйнштейна, которая иногда носит название теории гравитации, многое изменилось. Эйнштейн писал: «Только гений Римана, оди­нокий и непостижимый, уже в середине прошлого века достиг но­вого понимания пространства, и это была концепция пространст­ва, лишенного жесткости, способность которого участвовать в фи­зических явлениях была признана возможной». Иначе говоря, Эйнштейн рассматривал пространство не просто как арену, на ко­торой происходят физические явления, но как равноправный фи­зический фактор, способный изменяться под воздействием других физических факторов. Утверждалось мнение, что гравитация — это не что иное, как искривление пространства. Таким образом, несомненно материальное гравитационное поле отождествляется с геометрической структурой пространства—времени. Эйнштейн ошибался в одном. Этот новый подход к фундаментальной физи­ческой науке был предсказан не Риманом, а великим русским уче­ным Н. И. Лобачевским в 1829—1830 гг. Н. И. Лобачевский пи­сал: «Итак, все прочие понятия, например, геометрические, про­изведены нашим умом искусственно, будучи взяты в свойствах движения, а потому пространство само собою, отдельно, для нас не существует».