Валентин Ирхин - Уставы небес, 16 глав о науке и вере

Обсуждая путь, который привел к теории относительности именно Эйнштейна, мы отнюдь не высказываем своего мнения по приоритетным вопросам (важен вклад А. Пуанкаре и Г. Лоренца; см. статью В.Л. Гинзбурга "Как и кто создал теорию относительности?", Эйнштейновский сборник 1974, М.: Наука, 1976, с. 351-384). В то же время, вряд ли случайно то обстоятельство, что именно Эйнштейн получил все наиболее важные результаты этой теории; прежде всего, речь идет о знаменитой формуле E mc[2]. Из этого следует, по меньшей мере, плодотворность и эвристическая мощь его подхода к теории относительности. Важно подчеркнуть, что размышления о природе света вполне укладываются в рамки религиозной (в том числе иудейской) традиции; игнорирование данного факта и попытка описать мышление Эйнштейна в чисто "светских" терминах - и даже свести его к набору рецептов! - является, с нашей точки зрения, серьезным недостатком интересной книги Р. Дилтса, цитированной выше. Главный "рецепт" по-видимому состоял все-таки в глубоком (хотя, возможно, не вполне осознанном и безусловно не вполне ортодоксальном) религиозном мировоззрении Эйнштейна (см. гл.4).

Основные положения специальной теории относительности кратко рассмотрены в главе 11. Здесь мы подчеркнем в этой теории лишь то, что относится к трактовке процессов, связанных с распространением света. Последние совершенно уникальны в одном отношении: в определенном смысле они протекают вне времени (интересно, что в религиозных традициях свет также связывается с покоем, см. цитаты ниже, напр., из евангелия Фомы). Собственное время светового сигнала всегда равно нулю!

Время - это то, что не дает свету достигнуть нас. Нет большего препятствия Богу, чем время (Мейстер Экхарт).

Остановимся на этом вопросе более детально. Основной "метрической" характеристикой пространства - времени в теории относительности (не только специальной, но и общей) является интервал между событиями. Это - инвариант, то есть он имеет одно и то же значение относительно любой системы отсчета. Если его квадрат положителен, то говорят о разделенности событий времениподобным интервалом. Это значит, что существует такая система отсчета, в которой эти события происходят в одной точке. Эта система осуществляется телом, которое движется (равномерно и прямолинейно) от первого события ко второму со скоростью, меньшей скорости света. Промежуток времени между событиями в этой системе отсчета (он называется собственным временем) всегда короче, чем промежуток времени, измеренный в любой другой системе отсчета. Последовательность таких событий относительно любой системы отсчета всегда одна и та же, что гарантирует отсутствие противоречий с принципом причинности (сначала причина, потом следствие). Если квадрат интервала отрицателен (а сам он, соответственно, равен мнимому числу), то говорят о пространственноподобном интервале. Тогда существует такая система отсчета, в которой эти два события происходят одновременно.

Имеется также бесконечно много систем отсчета, в которых одно из них происходит раньше другого, и бесконечно много систем, где их последовательность обратная. Данное обстоятельство не имеет особого значения, так как эти события не могут быть причинно связаны из-за невозможности передавать энергию или информацию быстрее скорости света. Отметим кстати, что существует предположение о существовании сверхсветовых частиц - тахионов. Если бы оно было доказано, наши представления о причинности и возможности движения против времени были бы серьезно пересмотрены.

- А-а-а-а! - кричала Королева. - Кровь из пальца! Хлещет кровь! - При этом она так трясла рукой, будто хотела, чтобы палец вообще отвалился. Крик ее был пронзительным, словно свисток паровоза [аналог светового сигнала!]. Алиса зажала уши руками.

- Что случилось? - спросила она, как только Королева замолчала, чтобы набрать воздуха в легкие. - Вы укололи палец?

- Еще не уколола, - сказала Королева, - но сейчас уколю! (Л. Кэрролл, Алиса в Зазеркалье)

Тахионное оружие, поражающее цель раньше, чем произведен выстрел, встречается, например, в фантастической повести С. Лукьяненко "Линия грез"; стремление рассмотреть любую научную идею прежде всего с точки зрения возможных военных применений вообще очень характерно для современной массовой культуры. Но "давайте переживать неприятности по мере их поступления" (М. Жванецкий); тахионы до сих пор не обнаружены и далее обсуждаться здесь не будут.

Световой сигнал соединяет события, разделенные нулевым (светоподобным) интервалом. В пространстве-времени такие события лежат на так называемом "световом конусе", разделяющем области событий, которые могут и не могут быть причинно-связанными. На световом конусе нет ни пространства, ни времени - можно сказать, что для света такие события как его испускание и поглощение происходят в одной точке в один момент времени! Для внешнего наблюдателя пространственные и временные координаты этих событий могут отличаться очень сильно. Например: свет, испущенный другой галактикой сотни миллионов лет назад (и на расстоянии в сотни миллионов световых лет от Земли), воспринимается сетчаткой глаза астронома здесь и сейчас. Еще раз повторим: для самого светового луча эти события произошли одновременно и в одной точке пространства! При любом толковании слова "мистика" трудно не объявить это свойство света мистическим, хотя речь идет о вполне строгом выводе конкретной естественнонаучной теории. Таким образом, свойства света действительно являются совершенно уникальными с точки зрения теории относительности. Некоторые аналогии с идеями этой теории (в частности, с принципом относительности) можно найти в следующем отрывке.

Если вам говорят: Откуда вы произошли? - скажите им: Мы пришли от света, от места, где свет произошел от самого себя. Он... в их образ. Если вам говорят: Кто вы? - скажите: Мы его дети, и мы избранные Отца живого. Если вас спрашивают: Каков знак вашего Отца, который в вас? скажите им: Это движение и покой (Евангелие от Фомы 55).

Размышления над природой света сыграли решающую роль в создании второй великой теории современной физики - квантовой механики. Сам "квант действия" (постоянная Планка) был введен Максом Планком в 1900 г. именно для описания свойств теплового излучения. Эта величина, наряду со скоростью света, является фундаментальной постоянной современной физики. Именно на примере света был впервые открыт (А. Эйнштейном в 1905 г.) корпускулярно-волновой дуализм, впоследствии оказавшийся общим свойством всей материи (см. гл.11). Наконец, основное уравнение квантовой механики - уравнение Шредингера - было установлено Э. Шредингером (в 1926 г.) на основе размышлений над оптико-механической аналогией, предложенной в XIX веке У. Гамильтоном. Вспомним еще отмечавшуюся выше исключительную роль спектроскопических (то есть, в конечном счете, оптических) методов исследования в астрономии и химии (спектральный анализ линий излучения и поглощения, с помощью которого был впервые открыт целый ряд химических элементов, включая гелий, рубидий, цезий, таллий, индий, определен химический состав Солнца и звезд, и т.д.). Тогда становится совершенно ясно, что роль изучения света в истории науки была действительно выдающейся.