Не следует, однако, забывать о том, что наблюдатели на борту ракеты В по точно тем же причинам будут считать, что их часы поставлены правильно, а часы наблюдателей на борту ракеты А рассогласованы.
Поскольку обе ракеты совершенно эквивалентны, разногласия между двумя группами наблюдателей можно разрешить, только если признать, что правы обе группы — каждая со своей точки зрения, но что вопрос о том, кто из них прав, «абсолютно» не имеет физического смысла.
Боюсь что я утомил вас этими длинными рассуждениями, но если вы внимательно следили за ходом моей мысли, то вам должно быть ясно, что как только наш способ пространственно-временны х измерений принят, понятие абсолютной одновременности полностью утрачивает смысл и два события , происходящие в различных местах и одновременные с точки зрения одной системы отсчета, разделены конечным временным интервалом с точки зрения другой системы отсчета .
Это утверждение звучит весьма странно, в особенности для тех, кто слышит его впервые, но так ли странно покажется вам, если я скажу, что, обедая в вагоне-ресторане идущего поезда, вы съедаете свой суп и десерт в одной и той же точке вагона-ресторана, но в различных точках железнодорожного полотна, разделенных достаточно большим расстоянием? Между тем утверждение о вашей трапезе в поезде можно сформулировать и так: два события , происходящие в различное время в одной и той же точке одной системы отсчета, разделены конечным пространственным интервалом с точки зрения другой системы отсчета .
Сравнив это «тривиальное» утверждение с предыдущим «парадоксальным» утверждением, вы увидите, что они совершенно симметричны и переходят друг в друга, если слово «временной» заменить на «пространственный» (и наоборот).
В этом и состоит вся суть точки зрения Эйнштейна: если в классической физике время рассматривалось как нечто совершенно независимое от пространства и движения и считалось, что оно «по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно» (Ньютон), то в новой физике пространство и время тесно взаимосвязаны и представляют собой два различных сечения одного однородного «пространственно-временного континуума», в котором разыгрываются все наблюдаемые события. Разделение этого четырехмерного континуума на трехмерное пространство и одномерное время совершенно произвольно и зависит от системы отсчета, в которой производятся наблюдения.
Два события, разделенные в пространстве расстоянием l и во времени интервалом t по наблюдениям в одной системе отсчета, по наблюдениям в другой системе отсчета разделены другим расстоянием l' в пространстве и другим временным интервалом t' что позволяет в определенном смысле говорить о преобразовании пространства во время и наоборот. Нетрудно также понять, почему преобразование времени в пространство, как в примере с обедом в вагоне-ресторане, для нас обычное дело, тогда как преобразование пространства во время, порождающее относительность понятия одновременности, кажется весьма необычным. Дело в том, что если расстояния мы измеряем, например, в «сантиметрах», то соответствующей единицей времени должна быть не привычная «секунда», а «рациональная единица времени» — интервал времени, который необходим световому сигналу для того, чтобы преодолеть расстояние в один сантиметр, т.е. 0,00000000003 секунды.
Следовательно, в сфере нашего обычного опыта преобразование пространственных интервалов во временные интервалы приводит к практически ненаблюдаемым результатам, что, казалось бы, подкрепляет классический взгляд на природу вещей, согласно которому время есть нечто абсолютно независимое и неизменяемое.
Но при изучении движений с очень большими скоростями, например, движения электронов, испускаемых радиоактивными элементами, или движения электронов внутри атома, где расстояния, покрываемые за определенный интервал времени, — величины того же порядка, как время, выраженное в рациональных единицах, мы непременно сталкиваемся с обоими эффектами, о которых шла речь выше, и теория относительности приобретает важное значение. Релятивистские эффекты могут наблюдаться даже в области сравнительно малых скоростей, например, при движении планет в нашей Солнечной системе из-за необычайно высокой точности астрономических измерений (однако наблюдение релятивистских эффектов в подобных случаях требует измерений изменений движения планеты, доходящих до доли угловой секунды за год).
Как я пытался объяснить вам, критический анализ понятий пространства и времени приводит к заключению, что пространственные интервалы могут быть частично превращены во временные интервалы и наоборот. Это означает, что числовые значения данного расстояния или периода времени, измеряемые в различных движущихся системах отсчета, могут расходиться.
Сравнительно простой математический анализ этой проблемы, в который, однако, я не хотел бы входить на этих лекциях, приводит к вполне определенным формулам для изменения длин пространственных и временны х интервалов. Из них следует, что любой объект длины l, движущийся относительно наблюдателя со скоростью u, сократится на величину, зависящую от скорости, и измеренная длина объекта окажется равной
(2)
Аналогично, любой процесс, длящийся время t, при наблюдении из движущейся относительно него системы отсчета, будет длиться дольше — время t', которое может быть вычислено по формуле
(3)
Это и есть знаменитое «сокращение пространства» и «замедление времени» в теории относительности.
Обычно, когда скорость u гораздо меньше скорости света с, эти эффекты очень малы, но при достаточно больших скоростях длины, наблюдаемые из движущейся системы отсчета, могут быть сделаны сколь угодно малыми, а временны е интервалы — сколь угодно продолжительными.
Я хочу, чтобы вы не забывали, что оба эффекта — и сокращение пространственных интервалов, и замедление времени — совершенно симметричны и, если пассажиры быстро мчащегося поезда будут удивляться, почему пассажиры стоящего поезда такие тощие и движутся так медленно, пассажиры стоящего поезда будут размышлять о том же, глядя на пассажиров мчащегося поезда.
Еще одно следствие существования максимальной достижимой скорости относится к массе движущихся тел. Как явствует из общих основ механики, масса тела определяет, насколько трудно привести его в движение или, если оно уже движется, ускорить его: чем больше масса, тем труднее увеличить скорость тела на данную величину.
То, что ни одно тело ни при каких обстоятельствах не может двигаться со скоростью, большей скорости света, приводит нас непосредственно к выводу, что его сопротивление дальнейшему ускорению, или, иначе говоря, его масса, неограниченно возрастает, когда скорость тела приближается к скорости света. Математический анализ позволяет вывести формулу зависимости массы тела от его скорости, аналогичную формулам (2) и (3). Если m0 — масса тела при очень малых скоростях, то масса m тела при скорости u определяется по формуле
(4)
Мы видим, что сопротивление тела дальнейшему ускорению становится бесконечно большим, когда и стремится к c. Этот эффект релятивистского изменения массы может быть легко наблюдаем экспериментально на частицах, движущихся с очень большими скоростями. Например, масса электронов, испускаемых радиоактивными телами (со скоростью, составляющей 99 % скорости света), в несколько раз больше, чем в состоянии покоя, а массы электронов, образующих так называемые космические ливни и нередко движущихся со скоростью 99,98 % скорости света, в 1000 раз больше. К таким скоростям классическая механика становится абсолютно неприменимой, и мы вступаем в область чистой теории относительности.
Глава 3
Мистер Томпкинс берет отпуск
Мистеру Томпкинсу очень понравились приключения в релятивистском городе, огорчало только, что с ним не было профессора, который мог бы объяснить необычные явления, которые ему, мистеру Томпкинсу, довелось там наблюдать, например, помочь разрешить загадку, особенно занимавшую его: каким образом тормозному кондуктору удавалось предупредить старение пассажиров? Много ночей подряд мистер Томпкинс укладывался в постель с надеждой снова увидеть полюбившийся ему город, но сны мистер Томпкинс видел редко и, в основном, довольно неприятные. Например, в последний раз мистеру Томпкинсу приснилось, что управляющий банком уволил его за небрежность в ведении банковских счетов. Проснувшись, мистер Томпкинс счел за благо взять отпуск и отправиться на недельку куда-нибудь на море. Так мистер Томпкинс оказался в купе поезда, наблюдая в окно, как серые крыши пригорода постепенно уступают место зеленым лужайкам сельской местности. Мистер Томпкинс достал газету и попытался сосредоточиться на последних корреспонденциях с театра военных действий во Вьетнаме. Но все сообщения показались ему невыносимо скучными, а железнодорожный вагон так приятно покачивало…
Когда Томпкинс опустил газету и снова выглянул в окно, пейзаж сильно изменился. Телеграфные столбы стояли так близко друг от друга, что напоминали гигантскую изгородь, а кроны деревьев были такими узкими, что деревья напоминали итальянские кипарисы. Напротив мистера Томпкинса в купе сидел его старый знакомый — профессор и с живейшим интересом смотрел в окно. По-видимому, он вошел в купе, пока мистер Томпкинс был занят чтением газеты.
— Мы находимся в стране относительности, если я не ошибаюсь, — заметил мистер Томпкинс.
— О! — воскликнул профессор. — Не ожидал встретить попутчика, обладающего столь глубокими познаниями! А по какому учебнику вы изучали теорию относительности?
— Мне уже доводилось бывать здесь, хотя я не имел чести быть вашим попутчиком.
— На этот раз вам придется быть моим гидом, — сказал старый профессор.
— Боюсь, что мне придется отказаться от этой почетной роли, — отклонил лестное предложение мистер Томпкинс. — Я действительно видел множество необычных вещей, но местные жители, к которым я обращался за разъяснениями, никак не могли взять в толк, что меня смущает.
— Вполне естественно, — заметил профессор. — Ведь они родились в этом мире, и все происходящие вокруг них явления кажутся им самоочевидными. Представляю, как они удивились бы, если бы им довелось побывать в том мире, где привыкли жить вы. Думаю, он показался бы им весьма необычным.
— Позвольте задать вам один вопрос, — сказал мистер Томпкинс. — В прошлый раз, когда я был здесь, мне встретился тормозной кондуктор с железной дороги. Он утверждал, будто из-за того, что поезд останавливается и трогается в путь, пассажиры старятся быстрее, чем люди в городе. Что это — чудеса или явление, которое согласуется с современной наукой?
— Ссылаться на чудеса при объяснении чего угодно — прием запрещенный, — ответил профессор. — Явление, о котором говорил ваш кондуктор, следует из законов физики. Анализируя новые (или, лучше сказать, старые, но лишь незадолго до того открытые) понятия пространства и времени, Эйнштейн показал, что все физические процессы замедляются, когда система, в которой они происходят, изменяет свою скорость. В нашем мире такие эффекты почти незаметны, но здесь из-за малой скорости света они становятся легко наблюдаемыми. Например, если вы попытаетесь здесь сварить себе на завтрак яйцо и вместо того, чтобы дать кастрюльке спокойно стоять на огне, начнете двигать ее то в одну, то в другую сторону, то сварить яйцо вкрутую вам удастся не за пять, а, скажем, за шесть минут. Все процессы в человеческом теле также замедляются, если, например, человек качается в кресле-качалке или сидит в купе поезда, который замедляет или ускоряет ход: в такого рода условиях мы живем медленнее. Но поскольку все процессы замедляются одинаково, физики предпочитают говорить, что в неравномерно движущейся системе время течет медленнее .
— А наблюдают ли такие явления ученые в нашем мире, так сказать, у нас дома?
— Наблюдают, хотя для этого им приходится проявлять недюжинное экспериментальное искусство. Технически очень трудно достичь необходимых ускорений, а физические условия в неравномерно движущейся системе аналогичны, я бы даже сказал «тождественны», результату воздействия очень большой силы тяжести. Вам, должно быть, приходилось замечать, что в кабине поднимающегося с ускорением лифта вам кажется, что вы становитесь тяжелее. Наоборот, если лифт опускается (например, если оборвался трос и лифт падает), то вы ощущаете как бы потерю веса. Объяснение изменений веса состоит в том, что создаваемое ускорением гравитационное поле добавляется или вычитается из силы тяжести Земли. Потенциал силы тяжести на Солнце во много раз больше, чем на поверхности Земли, и поэтому все процессы на Солнце немного замедляются. Астрономы наблюдают это.
— Но ведь они не могут отправиться на Солнце, чтобы наблюдать замедление всех процессов?
— Им и не нужно туда отправляться. Они наблюдают свет, приходящий к нам от Солнца. Этот свет порождается колебаниями различных атомов в солнечной атмосфере. Если все процессы на Солнце идут медленнее, то скорость атомных колебаний также убывает и, сравнивая свет, испускаемый Солнцем и земными источниками, астрономы могут заметить разницу.
— Кстати, вы не знаете, как называется небольшая станция, мимо которой мы сейчас проезжаем? — прервал себя профессор.
Поезд катился вдоль перрона маленькой захолустной станции. Перрон был совершенно пуст, если не считать начальника станции и молодого носильщика, сидевшего на багажной тележке и читавшего газету. Вдруг начальник станции как-то нелепо взмахнул руками и упал ничком. Мистер Томкинс не слышал звука выстрела, должно быть, заглушенного стуком колес поезда, но лужа крови у тела начальника станции не оставляла сомнений в том, что произошло убийство. Профессор не медля дернул стоп-кран, и поезд рывком остановился. Когда мистер Томпкинс и профессор вышли из вагона, носильщик бежал к телу и на перроне появился местный полисмен.
— Убит выстрелом в сердце, — констатировал полисмен, осмотрев тело, и, положив тяжелую руку на плечо носильщика, продолжил:
— Вы арестованы за убийство начальника станции.
— Не убивал я его, — закричал несчастный носильщик. — Я читал газету, как вдруг услышал выстрел. Возможно, эти джентльмены с поезда видели, как все произошло и могут подтвердить, что я не виновен.
— Действительно, — подтвердил мистер Томпкинс, — я видел своими собственными глазами, как этот человек читал газету в тот момент, когда был застрелен начальник станции. Могу поклясться на Библии.
— Но вы находились в движущемся поезде, — заметил полисмен, обретая начальственный тон, — и поэтому ваши показания не имеют доказательной силы. С точки зрения наблюдателя на перроне этот человек мог быть застрелен в тот же самый момент. Разве вы не знаете, что одновременность событий зависит от системы отсчета, из которой вы ее наблюдаете? Пройдем без лишнего шума, — обратился он к носильщику.
— Прошу извинить меня, констебль, — прервал его профессор, — но вы совершенно не правы и я не думаю, что в полицейском управлении очень обрадуются, узнав о вашем невежестве. Никто не спорит: в вашей стране понятие одновременности в высшей степени относительно. Это правда. Верно и то, что два события, происходящих в различных местах, могут быть одновременными или не одновременными в зависимости от движения наблюдателя. Но даже в вашей стране ни один наблюдатель не может видеть следствие раньше, чем причину. Вам же никогда не случалось получать телеграмму до того, как та была отправлена, ведь верно? Не случалось и пить до того, как бутылку откупорили. Насколько я вас понимаю, вы полагаете, что из-за движения поезда мы, пассажиры, наблюдали выстрел гораздо позже , чем его следствие, поскольку, выскочив из вагона тотчас же после экстренной остановки поезда, мы увидели начальника станции лежащим на земле, но еще не видели самого выстрела. Я знаю, что в полиции вас учат верить только тому, что написано в ваших инструкциях. Взгляните в них и вы, вероятно, отыщите что-нибудь подходящее к случаю.
Тон профессора произвел неизгладимое впечатление на полисмена и, вытащив карманный свод инструкций, он принялся медленно, страница за страницей изучать их. Вскоре по его широкой красной физиономии разлилась улыбка облегчения.
— Вот, — сказал он, — раздел 37, часть 12, параграф е: «В качестве абсолютно надежного алиби следует считать любое авторитетное доказательство того, что из любой движущейся системы отсчета в момент совершения преступления или в течение интервала времени +-cd (где с — скорость света, а d — расстояние от места преступления) подозреваемого видели в другом месте».
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Поскольку обе ракеты совершенно эквивалентны, разногласия между двумя группами наблюдателей можно разрешить, только если признать, что правы обе группы — каждая со своей точки зрения, но что вопрос о том, кто из них прав, «абсолютно» не имеет физического смысла.
Боюсь что я утомил вас этими длинными рассуждениями, но если вы внимательно следили за ходом моей мысли, то вам должно быть ясно, что как только наш способ пространственно-временны х измерений принят, понятие абсолютной одновременности полностью утрачивает смысл и два события , происходящие в различных местах и одновременные с точки зрения одной системы отсчета, разделены конечным временным интервалом с точки зрения другой системы отсчета .
Это утверждение звучит весьма странно, в особенности для тех, кто слышит его впервые, но так ли странно покажется вам, если я скажу, что, обедая в вагоне-ресторане идущего поезда, вы съедаете свой суп и десерт в одной и той же точке вагона-ресторана, но в различных точках железнодорожного полотна, разделенных достаточно большим расстоянием? Между тем утверждение о вашей трапезе в поезде можно сформулировать и так: два события , происходящие в различное время в одной и той же точке одной системы отсчета, разделены конечным пространственным интервалом с точки зрения другой системы отсчета .
Сравнив это «тривиальное» утверждение с предыдущим «парадоксальным» утверждением, вы увидите, что они совершенно симметричны и переходят друг в друга, если слово «временной» заменить на «пространственный» (и наоборот).
В этом и состоит вся суть точки зрения Эйнштейна: если в классической физике время рассматривалось как нечто совершенно независимое от пространства и движения и считалось, что оно «по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно» (Ньютон), то в новой физике пространство и время тесно взаимосвязаны и представляют собой два различных сечения одного однородного «пространственно-временного континуума», в котором разыгрываются все наблюдаемые события. Разделение этого четырехмерного континуума на трехмерное пространство и одномерное время совершенно произвольно и зависит от системы отсчета, в которой производятся наблюдения.
Два события, разделенные в пространстве расстоянием l и во времени интервалом t по наблюдениям в одной системе отсчета, по наблюдениям в другой системе отсчета разделены другим расстоянием l' в пространстве и другим временным интервалом t' что позволяет в определенном смысле говорить о преобразовании пространства во время и наоборот. Нетрудно также понять, почему преобразование времени в пространство, как в примере с обедом в вагоне-ресторане, для нас обычное дело, тогда как преобразование пространства во время, порождающее относительность понятия одновременности, кажется весьма необычным. Дело в том, что если расстояния мы измеряем, например, в «сантиметрах», то соответствующей единицей времени должна быть не привычная «секунда», а «рациональная единица времени» — интервал времени, который необходим световому сигналу для того, чтобы преодолеть расстояние в один сантиметр, т.е. 0,00000000003 секунды.
Следовательно, в сфере нашего обычного опыта преобразование пространственных интервалов во временные интервалы приводит к практически ненаблюдаемым результатам, что, казалось бы, подкрепляет классический взгляд на природу вещей, согласно которому время есть нечто абсолютно независимое и неизменяемое.
Но при изучении движений с очень большими скоростями, например, движения электронов, испускаемых радиоактивными элементами, или движения электронов внутри атома, где расстояния, покрываемые за определенный интервал времени, — величины того же порядка, как время, выраженное в рациональных единицах, мы непременно сталкиваемся с обоими эффектами, о которых шла речь выше, и теория относительности приобретает важное значение. Релятивистские эффекты могут наблюдаться даже в области сравнительно малых скоростей, например, при движении планет в нашей Солнечной системе из-за необычайно высокой точности астрономических измерений (однако наблюдение релятивистских эффектов в подобных случаях требует измерений изменений движения планеты, доходящих до доли угловой секунды за год).
Как я пытался объяснить вам, критический анализ понятий пространства и времени приводит к заключению, что пространственные интервалы могут быть частично превращены во временные интервалы и наоборот. Это означает, что числовые значения данного расстояния или периода времени, измеряемые в различных движущихся системах отсчета, могут расходиться.
Сравнительно простой математический анализ этой проблемы, в который, однако, я не хотел бы входить на этих лекциях, приводит к вполне определенным формулам для изменения длин пространственных и временны х интервалов. Из них следует, что любой объект длины l, движущийся относительно наблюдателя со скоростью u, сократится на величину, зависящую от скорости, и измеренная длина объекта окажется равной
(2)
Аналогично, любой процесс, длящийся время t, при наблюдении из движущейся относительно него системы отсчета, будет длиться дольше — время t', которое может быть вычислено по формуле
(3)
Это и есть знаменитое «сокращение пространства» и «замедление времени» в теории относительности.
Обычно, когда скорость u гораздо меньше скорости света с, эти эффекты очень малы, но при достаточно больших скоростях длины, наблюдаемые из движущейся системы отсчета, могут быть сделаны сколь угодно малыми, а временны е интервалы — сколь угодно продолжительными.
Я хочу, чтобы вы не забывали, что оба эффекта — и сокращение пространственных интервалов, и замедление времени — совершенно симметричны и, если пассажиры быстро мчащегося поезда будут удивляться, почему пассажиры стоящего поезда такие тощие и движутся так медленно, пассажиры стоящего поезда будут размышлять о том же, глядя на пассажиров мчащегося поезда.
Еще одно следствие существования максимальной достижимой скорости относится к массе движущихся тел. Как явствует из общих основ механики, масса тела определяет, насколько трудно привести его в движение или, если оно уже движется, ускорить его: чем больше масса, тем труднее увеличить скорость тела на данную величину.
То, что ни одно тело ни при каких обстоятельствах не может двигаться со скоростью, большей скорости света, приводит нас непосредственно к выводу, что его сопротивление дальнейшему ускорению, или, иначе говоря, его масса, неограниченно возрастает, когда скорость тела приближается к скорости света. Математический анализ позволяет вывести формулу зависимости массы тела от его скорости, аналогичную формулам (2) и (3). Если m0 — масса тела при очень малых скоростях, то масса m тела при скорости u определяется по формуле
(4)
Мы видим, что сопротивление тела дальнейшему ускорению становится бесконечно большим, когда и стремится к c. Этот эффект релятивистского изменения массы может быть легко наблюдаем экспериментально на частицах, движущихся с очень большими скоростями. Например, масса электронов, испускаемых радиоактивными телами (со скоростью, составляющей 99 % скорости света), в несколько раз больше, чем в состоянии покоя, а массы электронов, образующих так называемые космические ливни и нередко движущихся со скоростью 99,98 % скорости света, в 1000 раз больше. К таким скоростям классическая механика становится абсолютно неприменимой, и мы вступаем в область чистой теории относительности.
Глава 3
Мистер Томпкинс берет отпуск
Мистеру Томпкинсу очень понравились приключения в релятивистском городе, огорчало только, что с ним не было профессора, который мог бы объяснить необычные явления, которые ему, мистеру Томпкинсу, довелось там наблюдать, например, помочь разрешить загадку, особенно занимавшую его: каким образом тормозному кондуктору удавалось предупредить старение пассажиров? Много ночей подряд мистер Томпкинс укладывался в постель с надеждой снова увидеть полюбившийся ему город, но сны мистер Томпкинс видел редко и, в основном, довольно неприятные. Например, в последний раз мистеру Томпкинсу приснилось, что управляющий банком уволил его за небрежность в ведении банковских счетов. Проснувшись, мистер Томпкинс счел за благо взять отпуск и отправиться на недельку куда-нибудь на море. Так мистер Томпкинс оказался в купе поезда, наблюдая в окно, как серые крыши пригорода постепенно уступают место зеленым лужайкам сельской местности. Мистер Томпкинс достал газету и попытался сосредоточиться на последних корреспонденциях с театра военных действий во Вьетнаме. Но все сообщения показались ему невыносимо скучными, а железнодорожный вагон так приятно покачивало…
Когда Томпкинс опустил газету и снова выглянул в окно, пейзаж сильно изменился. Телеграфные столбы стояли так близко друг от друга, что напоминали гигантскую изгородь, а кроны деревьев были такими узкими, что деревья напоминали итальянские кипарисы. Напротив мистера Томпкинса в купе сидел его старый знакомый — профессор и с живейшим интересом смотрел в окно. По-видимому, он вошел в купе, пока мистер Томпкинс был занят чтением газеты.
— Мы находимся в стране относительности, если я не ошибаюсь, — заметил мистер Томпкинс.
— О! — воскликнул профессор. — Не ожидал встретить попутчика, обладающего столь глубокими познаниями! А по какому учебнику вы изучали теорию относительности?
— Мне уже доводилось бывать здесь, хотя я не имел чести быть вашим попутчиком.
— На этот раз вам придется быть моим гидом, — сказал старый профессор.
— Боюсь, что мне придется отказаться от этой почетной роли, — отклонил лестное предложение мистер Томпкинс. — Я действительно видел множество необычных вещей, но местные жители, к которым я обращался за разъяснениями, никак не могли взять в толк, что меня смущает.
— Вполне естественно, — заметил профессор. — Ведь они родились в этом мире, и все происходящие вокруг них явления кажутся им самоочевидными. Представляю, как они удивились бы, если бы им довелось побывать в том мире, где привыкли жить вы. Думаю, он показался бы им весьма необычным.
— Позвольте задать вам один вопрос, — сказал мистер Томпкинс. — В прошлый раз, когда я был здесь, мне встретился тормозной кондуктор с железной дороги. Он утверждал, будто из-за того, что поезд останавливается и трогается в путь, пассажиры старятся быстрее, чем люди в городе. Что это — чудеса или явление, которое согласуется с современной наукой?
— Ссылаться на чудеса при объяснении чего угодно — прием запрещенный, — ответил профессор. — Явление, о котором говорил ваш кондуктор, следует из законов физики. Анализируя новые (или, лучше сказать, старые, но лишь незадолго до того открытые) понятия пространства и времени, Эйнштейн показал, что все физические процессы замедляются, когда система, в которой они происходят, изменяет свою скорость. В нашем мире такие эффекты почти незаметны, но здесь из-за малой скорости света они становятся легко наблюдаемыми. Например, если вы попытаетесь здесь сварить себе на завтрак яйцо и вместо того, чтобы дать кастрюльке спокойно стоять на огне, начнете двигать ее то в одну, то в другую сторону, то сварить яйцо вкрутую вам удастся не за пять, а, скажем, за шесть минут. Все процессы в человеческом теле также замедляются, если, например, человек качается в кресле-качалке или сидит в купе поезда, который замедляет или ускоряет ход: в такого рода условиях мы живем медленнее. Но поскольку все процессы замедляются одинаково, физики предпочитают говорить, что в неравномерно движущейся системе время течет медленнее .
— А наблюдают ли такие явления ученые в нашем мире, так сказать, у нас дома?
— Наблюдают, хотя для этого им приходится проявлять недюжинное экспериментальное искусство. Технически очень трудно достичь необходимых ускорений, а физические условия в неравномерно движущейся системе аналогичны, я бы даже сказал «тождественны», результату воздействия очень большой силы тяжести. Вам, должно быть, приходилось замечать, что в кабине поднимающегося с ускорением лифта вам кажется, что вы становитесь тяжелее. Наоборот, если лифт опускается (например, если оборвался трос и лифт падает), то вы ощущаете как бы потерю веса. Объяснение изменений веса состоит в том, что создаваемое ускорением гравитационное поле добавляется или вычитается из силы тяжести Земли. Потенциал силы тяжести на Солнце во много раз больше, чем на поверхности Земли, и поэтому все процессы на Солнце немного замедляются. Астрономы наблюдают это.
— Но ведь они не могут отправиться на Солнце, чтобы наблюдать замедление всех процессов?
— Им и не нужно туда отправляться. Они наблюдают свет, приходящий к нам от Солнца. Этот свет порождается колебаниями различных атомов в солнечной атмосфере. Если все процессы на Солнце идут медленнее, то скорость атомных колебаний также убывает и, сравнивая свет, испускаемый Солнцем и земными источниками, астрономы могут заметить разницу.
— Кстати, вы не знаете, как называется небольшая станция, мимо которой мы сейчас проезжаем? — прервал себя профессор.
Поезд катился вдоль перрона маленькой захолустной станции. Перрон был совершенно пуст, если не считать начальника станции и молодого носильщика, сидевшего на багажной тележке и читавшего газету. Вдруг начальник станции как-то нелепо взмахнул руками и упал ничком. Мистер Томкинс не слышал звука выстрела, должно быть, заглушенного стуком колес поезда, но лужа крови у тела начальника станции не оставляла сомнений в том, что произошло убийство. Профессор не медля дернул стоп-кран, и поезд рывком остановился. Когда мистер Томпкинс и профессор вышли из вагона, носильщик бежал к телу и на перроне появился местный полисмен.
— Убит выстрелом в сердце, — констатировал полисмен, осмотрев тело, и, положив тяжелую руку на плечо носильщика, продолжил:
— Вы арестованы за убийство начальника станции.
— Не убивал я его, — закричал несчастный носильщик. — Я читал газету, как вдруг услышал выстрел. Возможно, эти джентльмены с поезда видели, как все произошло и могут подтвердить, что я не виновен.
— Действительно, — подтвердил мистер Томпкинс, — я видел своими собственными глазами, как этот человек читал газету в тот момент, когда был застрелен начальник станции. Могу поклясться на Библии.
— Но вы находились в движущемся поезде, — заметил полисмен, обретая начальственный тон, — и поэтому ваши показания не имеют доказательной силы. С точки зрения наблюдателя на перроне этот человек мог быть застрелен в тот же самый момент. Разве вы не знаете, что одновременность событий зависит от системы отсчета, из которой вы ее наблюдаете? Пройдем без лишнего шума, — обратился он к носильщику.
— Прошу извинить меня, констебль, — прервал его профессор, — но вы совершенно не правы и я не думаю, что в полицейском управлении очень обрадуются, узнав о вашем невежестве. Никто не спорит: в вашей стране понятие одновременности в высшей степени относительно. Это правда. Верно и то, что два события, происходящих в различных местах, могут быть одновременными или не одновременными в зависимости от движения наблюдателя. Но даже в вашей стране ни один наблюдатель не может видеть следствие раньше, чем причину. Вам же никогда не случалось получать телеграмму до того, как та была отправлена, ведь верно? Не случалось и пить до того, как бутылку откупорили. Насколько я вас понимаю, вы полагаете, что из-за движения поезда мы, пассажиры, наблюдали выстрел гораздо позже , чем его следствие, поскольку, выскочив из вагона тотчас же после экстренной остановки поезда, мы увидели начальника станции лежащим на земле, но еще не видели самого выстрела. Я знаю, что в полиции вас учат верить только тому, что написано в ваших инструкциях. Взгляните в них и вы, вероятно, отыщите что-нибудь подходящее к случаю.
Тон профессора произвел неизгладимое впечатление на полисмена и, вытащив карманный свод инструкций, он принялся медленно, страница за страницей изучать их. Вскоре по его широкой красной физиономии разлилась улыбка облегчения.
— Вот, — сказал он, — раздел 37, часть 12, параграф е: «В качестве абсолютно надежного алиби следует считать любое авторитетное доказательство того, что из любой движущейся системы отсчета в момент совершения преступления или в течение интервала времени +-cd (где с — скорость света, а d — расстояние от места преступления) подозреваемого видели в другом месте».
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21