Фудзио Исихара - Планета иллюзий

- Нет, виновника я пока не нашел. Но понял, что мы заблуждались относительно фотографии.

- Как так заблуждались?

- А вот так... - Сиода посмотрел на возбужденного Хино и начал неторопливо объяснять: - На своих экранах мы всегда видим исправленные изображения. Допустим, мы видим два тела, движущихся на таких скоростях, когда в силу вступают законы теории относительности. Мы видим их такими, какими они являются в состоянии покоя, благодаря аппаратуре, дающей исправленное изображение. Полного сходства, конечно, не достигается, но изображение все равно исправленное. А не будь исправления, какими бы мы увидели эти тела? Разумеется, если бы обладали глазами, способными видеть в таких условиях...

- Какими? Видоизмененными. По формуле преобразования Лоренца. Все очень просто.

- Правильно. Я тоже так считал. И в этом была наша ошибка. Мне это пришло в голову, когда ты сказал "исправление", помнишь? А перечитав работы классиков, я убедился, что прав. Наше зрение, так же как и наши фотокамеры, в обычном своем состоянии никогда не может уловить и зафиксировать лоренцево сокращение.

- Как же так? Надеюсь, в самой теории относительности нет ошибки?

- Разумеется, нет. Формула Лоренца выражает основное свойство нашего мира. Она абсолютно верна для двух систем координат, движущихся с постоянными скоростями параллельно друг другу. Однако действительное движение, которое мы можем зафиксировать фотокамерой или увидеть глазами, абсолютно неравноценно математическому преобразованию координат...

- Кажется, я начинаю что-то понимать...

- Если выражаться точно, мир, где действует формула Лоренца, мы воспринимаем через оптическую систему. И если мы не свяжем уравнения геометрической оптики с формулой Лоренца, то и не сможем получить правильного ответа на вопрос, каким нам будет видеться предмет.

- А ты ведь прав! - Хино хлопнул в ладоши. - Кажется, я даже изучал эту науку. Давным-давно, правда.

- И я позабыл! А это ведь азы физики...

- Но сейчас ты все освежил в памяти. А ну-ка, объясни мне вкратце суть дела!

- Оптику с преобразованием Лоренца впервые связал Р.Пэнроуз. Примерно в 1959 году он доказал, что сферическое тело, движущееся с большой скоростью, мы видим не как сплющенный диск, а таким, какое оно есть на самом деле, то есть в виде шара. В том же году Джеймс Галер еще глубже изучил эту проблему. Затем было доказано, что кубическое тело при тех же условиях представляется нам не сокращенным, а вращающимся. Далее, Юлиус Ранингер изучил преобразование стержня, Рой Вейнстайн сделал доклад о кажущейся длине одномерного стержня. В 1961 году М. Л. Бос доказал, что сферическое тело при любой скорости с любой точки наблюдения никогда не видится сплющенным и что стержень видится согнутым. Кроме того, ряд других ученых опубликовал работы на эту тему X.А.Атуотер, К.X.Шервин, Дж.Д.Скотт, М.Р.Байнер. Таким образом, вопрос был исчерпан.

Итак, в настоящее время установлено: при визуальном наблюдении или фотографировании движущихся относительно друг друга с околосветовой скоростью сред в результате сочетания преобразования Лоренца, специальной теории относительности и оптики происходит следующее. Стержень в зависимости от условий места и времени кажется удлиненным, укороченным или согнутым, куб вращающимся, а сферическое тело - вращающимся сферическим телом. Иными словами, оно при любых обстоятельствах сохраняет контуры шара. Для людей того времени это было поразительным открытием.

- Да и для нас тоже, - сказал Хино. - Ведь мы заблуждались самым идиотским образом!

- К сожалению, ты прав. Мы привыкли смотреть на исправленные изображения и фотографии, и преобразование Лоренца считали само собой разумеющимся. Вот нам и казалось, что соотношение (1-(v/с)2)1/2 можно наблюдать визуально.

- Да, мы с тобой круглые идиоты, дальше некуда... Послушай, Сиода, ведь все эти работы, о которых ты говорил, были опубликованы гораздо позже теории относительности Эйнштейна... Неужели раньше никто этого не заметил? Например, сам Эйнштейн?

- Меня это тоже заинтересовало. В первую очередь Лоренц, который еще до Эйнштейна вывел свою знаменитую формулу преобразования. В книге "Лекции по теоретической физике" он говорит, что "сокращение можно сфотографировать". То есть целиком и полностью ошибается. Затем Эйнштейн в своей исторической статье, скромно названной "К электродинамике движущихся сред", то есть в первой публикации по теории относительности, пишет, что твердое тело, которое в состоянии покоя выглядит как шар, при движении - если производить наблюдение из "неподвижной точки" - принимает форму эллипса, превращается в плоскую фигуру. Вот так-то, Судя по этому отрывку, Эйнштейн и сам не догадывался о связи проблемы с оптикой.

- Н-да... Значит, сам Эйнштейн ошибался.

- Это как сказать. Винить Лоренца или Эйнштейна неправильно. Ведь они изучали свойства пространства-времени, а не технику фотографирования тел, летящих на больших скоростях. Меня удивляет другое. Прошло целых пятьдесят лет, пока другие ученые сделали это открытие. Просто не замечали... Как и мы, впрочем.

- Правильно. Мне никогда и в голову не приходило...

- В формулу Лоренца вообще долго не верили, а когда поверили, решили, что это явление можно наблюдать визуально. Однажды известный физик двадцатого века написал интересную научно-популярную книгу "Страна чудес Томкинс". В этой книге он рассказывал о чудесной стране, где скорость света составляла всего двадцать километров в час. Там есть иллюстрации, на которых изображены улицы, автомобили и велосипеды, сплющенные, как блин. Разумеется, это было ошибкой, но ошибки никто не замечал, и книга долгое время пользовалась популярностью. Однажды автору все же указали, что он не прав. Тогда он опубликовал в одном физическом журнале статью, в которой оправдывался, говоря, что, если фотографировать со вспышкой или с радарными приборами, фотография соответствует формуле преобразования Лоренца. Это, конечно, верно, но вообще-то практически нельзя наблюдать лоренцево сокращение ни визуально, ни на фотографии...

- Да, страшная штука предвзятое мнение...

Хино замолчал. Ему было обидно, что они чуть было не зашли в тупик из-за неправильно истолкованной фотографии. Но в то же время он испытывал облегчение.

Дело о пропаже груза транспортного корабля перестало быть загадкой.

Фотография ничего не доказывала, поскольку, как они теперь установили, она могла быть сделана во время полета и скорость не играла никакой роли: в любом случае планета получилась бы на снимке круглой. Изображение кормовой части корабля, которую им показал кристаллиец, тоже ни о чем не говорило кристаллиец мог наблюдать грузовик не только в момент посадки или старта, но и во время сверхскоростного полета.