Лоуренс Краусс - Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй

Эйнштейн выдвинул дерзкое предположение, что подобное на самом деле происходит, что Максвелл и Галилей правы одновременно и что все наблюдатели, независимо от их относительного движения, получили бы при измерении одну и ту же скорость c для движения светового луча относительно себя.

Конечно, Эйнштейн был ученым, а не пророком, поэтому он не стал утверждать нечто настолько диковинное на основании одного только своего авторитета. Он разобрался в следствиях из своего заявления и сделал предсказания, которые можно было проверить, чтобы подтвердить его.

Этим он сместил сцену, на которой разворачивается наша история, из царства света в царство глубоко личного человеческого опыта. Он навсегда изменил смысл не только понятий пространства и времени, но и самих событий, управляющих нашими жизнями.

Великолепные эпические сказания Древней Греции и Рима вращаются вокруг героев, таких как Одиссей или Эней, которые бросали вызов богам и зачастую умудрялись перехитрить их. И если говорить о более современных эпических героях, то обстоятельства изменились не слишком сильно.

Эйнштейн преодолел тысячелетние искажения человеческого восприятия, показав, что даже Бог Спинозы не мог бы подчинить своей абсолютной воле пространство и время и что каждый из нас вырывается из этих воображаемых оков всякий раз, когда оглядывается вокруг и видит новые чудеса среди звезд над головой. Эйнштейн встал наравне с такими художественными гениями, как Винсент Ван Гог, а рассуждения его по точности и лаконичности можно сравнить с произведениями Эрнеста Хемингуэя.

Ван Гог умер за пятнадцать лет до того, как Эйнштейн разработал свои идеи о пространстве и времени, но его картины ясно дают понять, что наше восприятие мира субъективно. Пикассо хватало дерзости заявлять, что он рисует то, что видит, хотя на его полотнах люди могут состоять из несвязных кусков, а части тела у них зачастую смотрят в разные стороны, но именно шедевры Ван Гога наглядно демонстрируют, что мир в глазах людей может выглядеть очень по-разному.

Подобным же образом и Эйнштейн первым, насколько мне известно, в истории физики стал открыто утверждать, что «здесь» и «сейчас» представляют собой не универсальные, а зависящие от наблюдателя понятия.

Его рассуждение было простым и основывалось на не менее простом факте, что мы не можем находиться в двух местах одновременно.

Мы привыкли ощущать, что сосуществуем в одной реальности с окружающими, потому что, оглядываясь вокруг, мы, на первый взгляд, получаем ровно одни и те же впечатления. Но это иллюзия, обусловленная огромностью скорости света.

Когда я наблюдаю что-то, происходящее в данный момент, скажем аварию впереди на улице или влюбленных, целующихся на скамейке в парке, когда я прохожу мимо, ни одно из этих событий не происходит в буквальном смысле «сейчас»; скорее они происходят «тогда». Свет, который попадает в мой глаз, отразился от машины или от людей чуть-чуть раньше.

Аналогично, когда я фотографирую красивый вид, как я делал это в Северной Ирландии, когда начинал писать эту главу, запечатленная сцена – это сцена, распределенная не только в пространстве, но скорее в пространстве и времени. Свет от скал Дороги гигантов, находящихся примерно в километре от меня, покинул их значительно раньше (где-то на одну тридцатимиллионную секунды), чем свет от карабкающихся на шестиугольные лавовые выступы людей на переднем плане, который достиг моей камеры одновременно с первым.

Понимая это, Эйнштейн задался вопросом о том, как два события, которые для одного наблюдателя выглядят происходящими одновременно в разных местах, выглядели бы для другого наблюдателя, двигающегося по отношению к первому в момент выполнения наблюдений. В примере, который он рассматривал, речь шла о поезде, поскольку жил он в Швейцарии в эпоху, когда из любого населенного пункта чуть не каждые пять минут отходил поезд еще куда-нибудь.

Представьте себе ситуацию, изображенную на рисунке: молния ударяет в две точки возле разных концов поезда, равноудаленные от наблюдателя A, который покоится относительно этих точек, и наблюдателя B в движущемся поезде, который проезжает мимо A в тот момент, который позже A определит как момент удара молний.

Немного позже A увидит вспышки обеих молний, которые дойдут до него в одно и то же время. Однако B за это время успеет продвинуться вместе с поездом. Следовательно, световая волна, несущая информацию о том, что справа произошла вспышка, к этому моменту уже минует B, а свет, несущий информацию о вспышке слева, до него еще не дойдет.

Наблюдатель B видит свет, приходящий от обоих концов его поезда, и в самом деле для него вспышка у переднего конца поезда происходит раньше, чем вспышка у заднего его конца. Поскольку он выполнил измерения и убедился, что свет приходит к нему со скоростью c , а сам B при этом находится в середине поезда, он делает вывод, что вспышка справа, должно быть, произошла раньше вспышки слева.

Кто в данном случае прав? Эйнштейну хватило дерзости предположить, что правы оба наблюдателя. Если бы скорость света была подобна всем прочим скоростям, то B, конечно, увидел бы одну волну раньше другой, но он бы увидел также, что волны движутся к нему с разными скоростями (та, навстречу которой он движется сам, приближалась бы быстрее, а та, от которой уезжает, – медленнее), и поэтому он пришел бы к выводу, что события произошли одновременно. Но, поскольку, согласно измерениям B, оба световых луча движутся к нему с одинаковой скоростью c , реальность, о которой он делает выводы, выглядит совершенно иначе.

Как отмечал Эйнштейн, при определении того, что мы подразумеваем под различными физическими величинами, измерение – это все. Представить себе реальность, которая была бы независима от измерения, возможно, было бы интересным философским упражнением, но с научной точки зрения это бесплодный подход. Если наблюдатели А и B находятся в той же точке, где происходит событие, они определят для него один и тот же момент, но если объектом интереса служат события в отдаленных точках, наблюдатели почти ни в чем не согласятся друг с другом. Любое измерение, которое может провести B, говорит ему, что событие у переднего конца поезда произошло раньше второго события, тогда как любое измерение, проводимое A, говорит ему, что оба события произошли одновременно. Поскольку ни A, ни B не могут находиться в обоих местах одновременно, их определения моментов времени в отдаленных точках опираются на наблюдения, сделанные на расстоянии, а если эти наблюдения построены на интерпретации того, что сообщает дошедший от этих событий свет, наблюдатели придут к разным выводам относительно возможной одновременности отдаленных событий – и при этом оба будут правы.