Бури времени - Дженни Рэндлз

Однако в начале двадцатого столетия появился шанс прозрения.

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Две революции, произошедшие в двадцатом веке, разрушили две тысячи лет заблуждений о том, что нам известны о жизни все основные истины. Первой такой революцией стала теория относительности, и снова для ее создания понадобился гениальный ум и «мысленный эксперимент». Немецкий физик Альберт Эйнштейн, работая конторским служащим в Швейцарии в начале двадцатого века, выработал концепцию, которой суждено было потрясти мир, Ему удалось это сделать в процессе размышлений о том, что можно было бы увидеть, если погнаться за лучом света на очень высокой скорости.

Представьте, что вы мчитесь наперегонки с разогнавшимся поездом по дороге, которая идет параллельно железнодорожным путям. Если ваша машина не движется, а поезд проносится мимо со скоростью 125 миль в час, то он покажется вам промелькнувшим пятном. Однако когда вы начинаете его догонять, его скорость относительно вашего автомобиля уменьшается. Когда вы увеличиваете скорость до 100 миль в час, он все еще будет удаляться от вас, но уже значительно медленнее. Если ваша машина (и правила дорожного движения] позволят вам увеличить скорость до 125 миль в час, то вы будете двигаться с той же скоростью, что и поезд. Что же произойдет в этом случае. Похоже, что относительно вас поезд вообще перестанет двигаться. Если вы откроете окно, и то же самое сделает в своем купе пассажир поезда, то вы сможете совершенно отчетливо видеть друг друга и даже поговорить. И в то же время, человек, стоящий в этот момент на обочине, практически ничего не может разглядеть среди пятен света и хаоса звуков, которые летят мимо него на огромной скорости. Такова, в очень упрощенном виде, разумеется, относительность. Эйнштейн пошел дальше подобных повседневных моментов и обратил внимание на те скорости, которые могут развивать только электромагнитные поля, такие, как свет, который движется со скоростью более десяти миллионов миль в минуту. Сравните эту величину с двумя милями, которые покрывают за минуту автомобиль и поезд из приведенного выше примера. Однако затем Эйнштейн понял, что па таких поразительно высоких скоростях поезд вовсе не покажется неподвижным, и доказал это, используя преобразования Лоренца.

Собственно говоря, вы не можете остановить луч солнца. Если бы могли, то сразу начали бы происходить невероятные вещи: остановив свет, вы практически остановили бы время, поскольку наше восприятие полностью зависит от той информации, которую получают наши органы чувств. Поэтому если информация не может достичь нас из-за того, что свет кажется неподвижным, с нашей точки зрения не происходит никаких новых событий.

Эйнштейн понимал, что это полный абсурд. Поэтому он сначала предположил, а потом и доказал, что скорость света всегда будет постоянной, независимо от того, где вы находитесь, Свет не может быть неподвижным. Не может быть неподвижным и любое излучающее электромагнитное поле. По сути дела, оно никогда не замедляется — оно постоянно продолжает двигаться на огромной скорости. К сожалению, как только Эйнштейн выдвинулсвое предположение и начал выявлять исходящие из этого выводы, фактически не устранив невероятность того, что можно остановить время, если двигаться на очень большой скорости, он обнаружил, что вызвал к жизни множество новых невероятных выводов. И в самом деле, возможно, предпочтительнее была бы первоначальная альтернатива!

КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЕТ

Тот факт, что свет, как и любое другое электромагнитное излучение, движется очень быстро, но, тем не менее, имеет скорость, был известен еще с 1675 года, когда ученые измерили движение отдаленных спутников Юпитера с помощью телескопа, и заметили неожиданные задержки во времени. Теория относительности Эйнштейна (опубликованная в двух частях — общая в 1905 году, и частная — в 1916) установила основные математические правила.

Сто лет назад проверить теорию относительности экспериментальным путем было очень трудно, а, скорее всего, даже невозможно, однако сегодня мы уже можем, используя ускорители частиц, добиваться скоростей, близких к скорости света. Все подобные эксперименты доказали, что Эйнштейн был прав. Теория относительности, несмотря на логические нелепости, вытекающие из ее уравнений, получила свое подтверждение, и ее истинность не оставляет никаких сомнений.

Можно очень легко увидеть одну проблему, которую эта теория создает для нашего представления о времени. Представьте, что времени — двенадцать часов дня, и все происходит в будущем, когда космические путешествия станут самым обычным явлением. И вот космический корабль «Марс Вояджер» отправляется с Марса на Землю, а «Старшип Эксплорер» тоже стартует с Марса, но конечная цель его путешествия — ближайшая звездная система (Проксима Центавра). Благодаря достижениям науки, оба корабля движутся на скорости, равной значительной части скорости света (хотя и не со скоростью света, поскольку ее могут развивать лишь энергетические поля, не имеющие массы, то есть не космические корабли и не люди). Теперь давайте представим, что в 12.01, то есть через минуту после старта обоих кораблей, какой-то сумасшедший ученый взрывает Луну. Логика говорит нам, что это событие происходит через минуту полета обоих кораблей. Однако, как показал Эйнштейн, логика в данном случае не срабатывает.Необходимо помнить о том, что «Марс Вояджер» на очень большой скорости летит в направлении Земли (и ее спутниками), в то время как «Старшип Эксплорер» движется примерно на такой же скорости в противоположную сторону. Поскольку скорость света постоянна, свет, несущий информацию об уничтожении Луны, достигнет "Марс Вояджер” задолго до того, как его увидит экипаж "Старшип Эксплорер (на несколько секунд, минут или даже часов раньше, в зависимости от скорости этих кораблей).

Почему? Потому что первый корабль летит к свету, который движется навстречу ему с Луны, уменьшая разделяющее их расстояние, и, соответственно, сокращая относительный путь, который нужно пройти свету. Свет же, направляющийся вслед за «Старшип Эксплорер», который удаляется от нашей солнечной системы, должен догнать его, для чего ему придется пройти большее относительное расстояние. Поскольку скорость света постоянна, ему потребуется меньше времени, чтобы пройти более короткое расстояние, поэтому экипаж «Марс Войаджер» увидит свет, и соответственно, картину разрушения Луны, задолго до Экипажа «Старшип Эксплорер».

Если «Марс Войаджер» увидит взрыв, скажем, в 12.02 (по бортовым часам), а «Старшип Эксплорер», например, только в 13.02, то есть через час полета, тогда во сколько взрыв Луны произошел на самом деле? В 12.01, 12.02 или в 13.02? По сути дела, и первое, и второе и третье — верно, поскольку здесь нет правильного или неправильного ответа. Время относительно, оно зависит от того, где вы находитесь, от скорости и направления вашего движения.

КАК ПОБЫВАТЬ В БУДУЩЕМ

Хотя у вас может закрасться подозрение, что я описываю искусственно созданную ситуацию, это не так. Такие космические путешествия когда-то будут происходить. И тот же эффект имеет значение и сейчас. Если мы пошлем ракету на Марс даже на относительно «скромных» скоростях (скорость, в двадцать пять раз превышающая скорость «конкорда»' действительно может считаться скромной по сравнению со скоростью света), возникнут проблемы. Для того, чтобы сообщения о неисправностях достигли центра управления, даже на скорости света, потребуется время, и к тому моменту, когда будет отправлен, пусть даже немедленный, ответ, может быть уже слишком поздно. Чем дальше мы путешествуем, тем становится этот эффект. Даже полеты на реактивном самолете подпадают под действие законов теории относительности. Это можно доказать, если взять пару идентичных часов, установив их так, чтобы они зазвонили одновременно в двенадцать часов дня. При этом одни часы будут находиться в «конкорде», который полетит вокруг земного шара в одном направлении, а вторые — в таком же самолете, который полетит в противоположном направлении. Поскольку и сама Земля с очень большой скоростью вращается вокруг Солнца, то наш эксперимент будет подобен тому, что описывался выше, когда два космических корабля летели в противоположных направлениях. Конечно, скорости, о которых идет речь в нашем эксперименте с самолетами, составляют лишь сотни миль в час (то есть лишь крошечную часть скорости света), поэтому разница во времени будет достигать порядка маленькой доли секунды. Однако доля секунды — это не ноль.

Результат здесь предсказуем, поскольку такие опыты в наши дни можно проводить с помощью сверхточных атомных часов. Они доказывают, что события не происходят везде в один и тот же момент. То, когда они происходят, зависит от того, где вы находитесь и как быстро вы движетесь. Если речь идет об одном человеке, то нет ничего невозможного в том, чтобы событие, которое произойдет завтра, на самом деле уже произошло вчера, относительно кого-то другого.