Даниил Данин - Неизбежность странного мира

А потом еще усесться в кресло перед этим воображаемым занавесом и с удовольствием наблюдать, как пробегает по нему световая дрожь — всегда одинаково быстрая в любых направлениях. А потом говорить, что вот эта-то ее быстрота и есть постоянная скорость света — «эфирного создания», в прямом и точном смысле слова.

Но нет, теперь уж и сам эфир ничему не поможет! В этом легко убедиться, приделав к нашему креслу колесики. Прокатимся вдоль неподвижного занавеса вслед за каким-нибудь световым лучом. Мы нагоним его за секунду на 30 километров, если будем катиться со скоростью Земли. И вот уже скорость этого луча относительно нашего кресла будет меньше, чем относительно эфира. А мы утверждаем, что она всегда постоянна!

«Мы утверждаем»?

Да нет же, это вовсе не результат логических рассуждений, это утверждает опыт .

И нам легко представить себе, как изумлены были физики XIX века, когда еще сравнительно молодой экспериментатор из Чикаго Альберт Майкельсон опубликовал в 1881 году первые результаты своих знаменитых измерений и показал, что скорость света не уменьшается оттого, что источник вместе с Землей летит сквозь неподвижный эфир и догоняет световой луч. Нам легко представить себе изумление физиков, потому что, по совести говоря, мы сами сегодня удивляемся этому факту не меньше современников Майкельсона.

Однако, сколько ни удивляйся, факт остается равнодушным к нашим недоумениям. Опыт в науке — высшая инстанция: его приговоры обжалованию не подлежат. Данные чикагского физика, как мы уже знаем, проверялись во все новых и новых экспериментах с величайшей точностью. И оставались неопровержимыми — скорость света не зависит от движения источника.

Майкельсон увидел в своих измерениях приговор гипотезе неподвижного эфира. Он выразился об этой гипотезе теми словами, какими шахматиста говорят о несостоятельной шахматной комбинации: «Она не корректна». Но дело было глубже: видимо, уже нельзя было по-старому смотреть на пространство и время! Через двадцать с лишним лет это показал Эйнштейн, который родился как раз тогда, когда Майкельсон задумывал свои опыты.

Эйнштейн увидел в постоянстве скорости света — в бесспорном опытном факте — один из основных законов природы. Математически, пожалуй, никакой другой закон не выражается так коротко и ясно. Но физически, пожалуй, никакой другой закон не кажется таким таинственным.

Да разве мы уже не ощутили этой таинственности, посадив фонарик на дубенский протон и заставив его погнаться с огромной скоростью вслед за собственным лучом? В самом деле, в какое странное положение попал фонарик… Мы следим за этой гонкой с Земли. У нас в руках надежнейшие приборы — нам «все видно». Вот был дан старт: фонарик испустил фотон и в то же мгновение сам сорвался с места. Наши земные часы оттикали секунду. Фотон достиг мишени на лунном спутнике. Фонарик отстал. За нашу земную секунду фотон отдалился от Земли на 300 тысяч наших земных километров, а от фонарика — только на 1 000 тех же земных километров. Значит, его скорость по отношению к летящему вслед фонарику равна, по нашим земным наблюдениям, 1 000 земных километров в одну земную секунду.

Так представляется дело нам. А фонарику? Вот тут-то и начинаются странности. Скорость света всегда постоянна — по отношению к любому «телу отсчета». Опыт Майкельсона доказал, что световому лучу совершенно безразлично, летит ли вслед за ним Земля или нет: он от нее удаляется с неизменной своей скоростью. Земля могла бы лететь и в 10, и в 100, и в 1 000 раз быстрее или медленнее — световой луч, пущенный с нее, не обратил бы на это никакого внимания.

И вот получается, что если бы можно было на стремительный дубенский протон взгромоздить вместе с фонариком сверхкрошечного фонарщика Майкельсона с его точнейшей измерительной аппаратурой, этот микротезка знаменитого физика прислал бы нам (невероятное, казалось бы, сообщение:

— А знаете ли, фотон удаляется от меня со скоростью триста тысяч километров в секунду.

— Вздор! — воскликнули бы мы. — Вы ошиблись в триста раз: не триста тысяч, а только около тысячи. Нам с Земли это отлично видно!

— Дорогие земляне! — холодно ответил бы фонарщик. — Мой однофамилец из Чикаго был признанным виртуозом точности. Я — его подобие. Я не умею ошибаться в триста раз! Мои часы перед отлетом были точно сверены с вашими. Мои линейки были градуированы по парижскому эталону Метра. Как же вы позволяете себе говорить — «вздор»…

— Простите! — извинились бы мы. — Сорвалось с языка… Но, может быть, по дороге что-то случилось с вашими линейками и часами? — осенила бы нас внезапная мысль.

Фонарщик на протоне пожал бы своими микроплечиками и коротко ответил бы:

— Не знаю, не замечаю! У меня все в порядке.

Но мы, однажды осененные этой неожиданной мыслью, так легко ее уже не оставили бы. За этой неясной пока догадкой-) перед нами забрезжила бы надежда на выход из тяжкого положения, в которое поставил нашу мысль — нашу жажду ясности — закон постоянства скорости света.

В самом деле, будем снова руководствоваться девизом — только факты и логика, логика и факты! Раз факт ставит мысль в тупик, логика должна ее вывести из тупика.

У нас уже есть опыт: невозможность догнать световой луч, или, иначе говоря, нулевая масса покоя фотона, заставила нас прийти к логическому выводу, что масса тел зависит от их скорости — растет вместе с нею. Вот и сейчас — беда произошла только оттого, что протон с фонариком движутся относительно Земли. Сидел бы протон спокойно в Дубне, и нас не мучили бы сомнения: ничего удивительного не было бы в том, что скорость света по отношению к нему такая же, как и по отношению к Земле, на которой он примостился. Наоборот, было бы чудом; если б тут обнаружилось какое-нибудь различие.

Но не меньшее чудо, что протон полетел за лучом, а разницы снова не оказалось! И сразу видно: чем быстрее летит фонарик за своим фотоном, тем разительнее чудо.

Удалялся бы фонарик от Дубны со скоростью 1 километр в секунду, фотон опередил бы его на 299 999 земных километров. Гномик Майкельсон, конечно, продолжал бы утверждать, что нет, фотон все равно ушел от него на 300 тысяч километров. Но разница была бы так ничтожна, что на опыте установить ее вряд ли удалось бы. Даже Майкельсону! А вот когда фонарик на протоне догоняет фотон за нашу земную секунду на целых 299 тысяч километров и расстояние между ними становится совсем пустяковым — как от Москвы до Харькова, — а на деле оказывается, что фотон все-таки убегает ст фонарика со скоростью 300 тысяч километров в секунду, тогда чудо встает во весь свой рост.

А в чем, собственно, состоит это чудо?

Мы видим с Земли: за протекшую земную секунду фотон ушел от фонарика на 1 000 земных километров — только на 1 000. А гномик Майкельсон упрямо сообщает о 300 тысячах. Значит, чудо состоит в том, что каким-то образом в 1 000 земных километров, пройденных за земную секунду, умещаются — с точки зрения фонарщика на протоне! — 300 тысяч километров, пройденных тоже за секунду.