Дженни Рэндлз - Бури времени

Хотя в данном примере мы слегка схитрили (он предполагает, что имеется способ послать сообщение со скоростью, превышающей скорость света), тем не менее он весьма поучителен. В качестве мысленного опыта, пусть даже и не осуществимого на практике, он показывает, что законы относительности доказывают: восприятие события не обязательно должно происходить после того, как это событие произошло. Причина и следствие, которые долгое время рассматривались как нечто постоянное, не являются настоящим свойством Вселенной. В нашем примере капитан «Старшип Эксплорер» получил следствие (информацию о взрыве Луны) до того, как возникла причина (произошло само событие).

Вполне логично, что до появления теории относительности мы могли со всей ответственностью заявить, что невозможно увидеть сегодня то, что произойдет лишь завтра. Как можно опьянеть до того, как вы напьетесь? А что, если вы разобьете бутылку и просто не сможете из нее выпить? Как же тогда вы могли увидеть себя пьяным? На первый взгляд этот парадокс показывает, что следствие должно вызываться причиной, но никак не наоборот, а, значит, выводы теории относительноси ошибочны, если не невозможны….

Однако, как мы только что видели, эта логика неверна, Вы можете ощутить на себе воздействие события, которое еще не произошло, в том смысле, что оно уже произошло в другой относительной системе отсчета. Поэтому мысль о том, что человек может ощутить то, что произойдет в будущем, возможна, не так уж абсурдна. По сути дела, относительность не только не исключает возможность путешествия во времени, но и, в некотором смысле, практически делает его полностью возможным. Этот вывод, несмотря на его доказанность экспериментальным путем, приводит в ужас физиков еще со времен появления теории относительности, однако никому еще не удалось найти способ его опровергнуть.

К несчастью, ущерб, нанесенный теорией относительности, имеет еще одно необычное последствие. Это результат того, что Эйнштейн назвал растяжением времени.

Преобразования Эйнштейна-Лоренца позволяют вычислить, как изменяется набор физических свойств по мере увеличения скорости. В то время как скорость света постоянна, постоянство скорости для всего остального — скорее исключение, чем правило. Если какой-либо объект начинает двигаться быстрее, его масса возрастает, длина сокращается, и прохождение времени уменьшается. В некотором смысле все это происходит в действительности. Если вы отправитесь в полет на «конкорде», вы станете моложе (на какую-то долю секунды) —точнее, будете стареть с меньшей скоростью —чем тот, кто останется на земле. Кроме того, — говоря относительно, — вы станете тяжелее и уменьшитесь в размерах. Все снова возвратится в норму, когда вы вернетесь в ту же самую относительную систему отсчета, в которой находятся все остальные люди. Однако то, что в полете вы прожили немного меньше времени, чем те, кто оставался на Земле, не изменится. Вы действительно постареете немножко меньше, чем все остальные. Эти эффекты практически незаметны, пока вы не достигнете скорости света, а пока способы перемещать пассажиров с такой скоростью еще не изобретены. Однако можно заставить двигаться с такой скоростью атомные частицы, и таким способом измерить «продолжительность их жизни». Доказано, что благодаря расширению времени, на очень высоких скоростях частицы стареют гораздо медленнее.

На ускорителе частиц ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям) в Швейцарии, удалось разогнать крохотные частицы, называемые мюонами, до скорости, составляющей 99,9 процента скорости света. Теория относительности предсказывает, что для них время должно проходить значительно медленнее. Так и происходит в действительности. Хотя обычно они распадаются в течение двух миллионных секунды, так как при движении на околосветовых скоростях они жили в тридцать раз дольше, точно в соответствии с расчетами.

Если бы удалось подобным же образом увеличить скорость космического корабля с людьми на борту, то результаты были бы не менее впечатляющими и гораздо более заметными. Если корабль стартует с мыса Канаверал 1 января, и проведет в полете одну неделю, то, соответственно, в конце этой недели бортовой календарь будет показывать 8 января. Однако на календаре в центре управления полетом будет уже не январь, а август!

При путешествиях на более высоких скоростях эти эффекты становятся еще более выраженными. Если вы совершите полет к звездной системе Проксима Кентавра на околосветовой скорости, для того, чтобы добраться до цели вашего путешествия и вернуться на Землю, вам понадобится десять лет вашей жизни (поскольку расстояния между звездами велики даже при такой скорости). Десять лет могут показаться значительной частью человеческой жизни, однако они не идут ни в какое сравнение с тем, что вы обнаружите ои возвращении, Не исключено, что на Земле за этот период пройдут целые столетия. Всех, кого вы когда-то знали, уже не будет на свете.

Математические расчеты показывают, что на околосветовых скоростях масса вырастает до бесконечности, сокращение длины стремится к нулю, а время «замедляется» вплоть до полной остановки. Ни один объект не может обладать бесконечной массой (для того, чтобы ее передвинуть, понадобилась бы бесконечная энергия — а во Вселенной существует лишь конечная энергия). Кроме того, ничто не может иметь нулевую длину (поскольку то, что не имеет длины, не может и существовать). Из всего этого напрашивается вывод о невозможности полета материальных объектов на скорости света. Корабль, летящий на скорости, составляющей 99,999 процентов от скорости света, должен был бы постоянно увеличивать количество энергии для того, чтобы двигаться все быстрее и быстрее, и в какой-то момент ему понадобился бы доступ ко всем источникам энергии во Вселенной, что все равно не позволило бы ему достичь скорости света.

Увеличение массы и сокращение размера не являются физическими событиями, Будучи астронавтом, вы бы не превратились в нечто размером с атом и весом в триллион тонн. В том, что касается космического корабля, все будет казаться совершенно нормальным. Однако размеры мира, окружающего этот корабль, относительно изменятся. В результате этого вам покажется, что продолжительность вашего путешествия сократилась, то есть, для его осуществления понадобится меньше времени. По этой причине время будет проводить быстрее, хотя на протяжении своего путешествия вы этого и не заметите.

Однако здесь стоит заметить, что хотя изменения длины или массы — это всего лишь математические абстракции, сокращение прохождения времени будет ощущаться как реальность. После возвращения на Землю и вы, и любой другой человек будут ощущать себя явно «вне фазы». К этому моменту вы проживете меньше времени, чем те, кто не путешествовал вместе с вами. Если речь идет о путешествии на относительно небольших скоростях, то «отставание» составит секунды или минуты, но даже короткий полет на звездолете потенциально может переместить вас на столетия в будущее.