Ирина Радунская - Безумные идеи

Покойный поэт С.Я. Маршак выразил это следующим четверостишием:

Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон. Но Сатана недолго ждал реванша, Пришел Эйнштейн – и стало все как раньше.

К счастью, это не так. Конечно, для овладения математической частью теории необходима специальная подготовка. Но получаемые ею результаты, ее физические выводы доступны каждому. Они кажутся парадоксальными только при поверхностном ознакомлении.

Теория относительности покоится на гранитном фундаменте опыта. А опыт говорит, что для того, что' бы обнаружить движение по инерции, необходимо хотя бы одно тело, не участвующее в этом движении. Даже если такое тело существует, то можно обнаружить только движение относительно этого тела, а не движение само по себе.

Космонавт, находясь в состоянии невесомости в сверхскоростной ракете, летящей к звездам, при закрытых иллюминаторах не может обнаружить этого движения. Здесь ему не помогут никакие приборы.

Этот факт, угаданный гениальной интуицией Эйнштейна, является обобщением всего многовекового опыта человечества. Он еще не проверен непосредственно, но уже космонавты, выполнившие орбитальные полеты вокруг Земли, могут подтвердить, что это утверждение близко к действительности. (Во время орбитального полета космический корабль движется под действием притяжения Земли по искривленной орбите, близкой к эллипсу. Такое движение можно обнаружить и внутри корабля при помощи точных приборов, например при помощи гироскопа.)

Это значит, что все без исключения процессы будут проходить совершенно одинаково на всех космических кораблях, движущихся по инерции с любыми скоростями в любых направлениях.

Если бы это было не так и существовал хотя бы один процесс, зависящий от скорости движения, то этим процессом можно было бы пользоваться для непосредственного измерения скорости. Весь опыт человеческой деятельности свидетельствует, что такого процесса нет и не может быть.

Именно из этого факта и из того, что скорость света тоже не зависит от того, с какой скоростью движется по инерции источник света, вытекают все возникшие у нас вопросы. Ясен и ответ.

Если приборы на одной ракете отмечают, что другая ракета удаляется со скоростью 240 тысяч километров в секунду, то они отметят, что часы на удаляющейся ракете проходят только 36 минут за час, а метр на ней имеет в длину только 60 сантиметров: Совершенно то же отметят приборы на другой ракете. И то и другое верно. Если это было бы не так, то появился бы путь измерения абсолютной скорости, а это невозможно.

Нет ли здесь противоречия?

Нет, противоречия здесь нет. Для пояснения можно сослаться на двух людей, расходящихся по ровной дороге. По мере удаления каждому из них кажется, что другой становится меньше. Это можно подтвердить и измерением угловых размеров, например при помощи обыкновенного транспортира.

Однако можно возразить, сказав, что это только кажется, что, сойдясь вновь, путники обнаружат, что их размеры не изменились.

Конечно, пример не доказательство. Но интересно, что и в этом примере для установления истины путникам пришлось сойтись вместе.

Что же будет, если вновь сойдутся наши космические корабли? Пока они разлетаются, часы на них взаимно отстают. Что же покажут их часы при новой встрече?

Ответ гласит: это зависит от того, как они будут сближаться.

Космические корабли равноправны только, пока они движутся по инерции с выключенными двигателями. Но при этом они летят с постоянной скоростью по прямому пути, разлетаясь все дальше и дальше. Для того чтобы сблизиться, хотя бы один из них должен повернуть назад.

В этом все дело! Для поворота назад необходимо включить двигатели, погасить скорость и вновь разогнаться в обратном направлении, В течение этого маневра корабль уже движется не по инерции, а с ускорением. Состояние невесомости прекращается, и возникают перегрузки. Для того чтобы обнаружить их, не надо выглядывать наружу. Перегрузки ощущают и приборы и живые организмы. Ускорение в этом смысле абсолютно.

Все процессы в корабле, испытывающем ускорение, отличаются от процессов в корабле, летящем по инерции.

Теория относительности дает первый очевидный ответ на вопрос о том, что окажется при встрече.

Если оба корабля будут совершенно одинаково тормозиться и вновь ускоряться и затем встретятся (а это произойдет в той же точке, где они расстались), то часы на них будут показывать одинаковое время. Никакого противоречия не будет, никто из космонавтов не станет старше другого. Все будет (с первого взгляда), как в примере с путниками, расходящимися и вновь сходящимися на дороге.

Но только с первого взгляда. Потому что взаимное отставание часов было реальностью. Оно скомпенсировалось в результате одинакового взаимного опережения часов в процессе перехода кораблей на обратный курс. Для того чтобы это не казалось удивительным, теория относительности дает второй ответ.

Если тормозится и вновь разгоняется только один из кораблей, то, после того как он догонит первый, окажется, что часы на корабле, изменявшем свою скорость, отстали. При этом, конечно, все равно какой из них изменял свою скорость. Но отстанут именно те часы, которые подверглись перегрузкам.

Читатель, не торопись сказать: ясно, часы отстают из-за перегрузок. В этом есть доля правды, но не вся правда. Знания и опыт человека увеличиваются с возрастом, но не потому, что он становится старше, а потому, что он в это время работает и учится. Старение и умственное развитие идут одновременно, но между ними нет однозначной причинной связи. Можно до старости остаться невеждой.

Так же и перегрузки: они являются следствием ускорений, но не причиной изменения хода хороших часов. Именно ускорения одновременно вызывают и перегрузки и изменения хода часов. Больше того, ускорения вызывают не изменения в механизме часов, а влияют на само течение времени.

В машине времени

Для того чтобы ясно почувствовать суть дела, вообразим сперва, что мы, оставшись на Земле, наблюдаем за полетом ракеты при помощи телевизора, передатчик которого стоит на ракете, мчащейся со скоростью 240 тысяч километров в час. А затем представим себе, что мы сами летим в ракете и наблюдаем на экране телевизора за передачами с Земли.

В соответствии с программой полета ракета должна 25 лет (по земным часам) удаляться, затем быстро повернуть обратно и снова 25 лет (по земным часам) лететь домой.

Если бы мы могли установить в космосе верстовой столб на расстоянии, которое свет пробегает за год, то в момент, когда на экране нашего телевизора ракета пройдет рядом с этим столбом, наши земные часы отсчитают от момента старта два с четвертью года. Действительно, ракета будет лететь к этому столбу год с четвертью, а телевизионное изображение затратит на обратный путь ровно год. Через двадцать пять лет, когда в соответствии с программой ракета будет поворачивать обратно, на экраны нашего телевизора придет изображение событий, происходивших на ракете, когда она была от нас лишь на удалении около 16 световых лет.