Чтобы получить практическое представление об этих размерах, возьмите всех пассажиров гиперкосмического корабля и выложите их цепочкой: голова одного к ногам другого, и так далее. Так-вот если вы это сделаете… вряд ли они снова с вами полетят.
Предположение о том, что Вселенная состоит из дискретного набора слоев гиперпространства — это моя собственная, ни на чем не основанная выдумка. Но я думаю, что, для того чтобы четко и недвусмысленно опровергнуть эту выдумку, понадобится несколько, лет (по крайней мере человеку с моими наклонностями и моим уровнем знаний). Все идеи в книге основаны на медленном движении света в слоях гиперпространства. Там, где я не боялся вступить в противоречие с известными фактами, я подбирал цифры так, чтобы сделать релятивистские эффекты как можно более выраженными. Ведь многие авторы не боятся гипертрофированно усиливать те или иные тенденции в обществе, чтобы более ярко представить нам те или иные черты этого общества (например, что будет, если все покрасят волосы в синий цвет?).
Гиперкосмический корабль «Красное смещение» располагается в десятом слое, чтобы быстро перемещаться между очень далекими друг от друга точками. Я постарался сохранить в десятом слое известные нам законы физики в неизменном виде. Единственное отличие — скорость света составляет десять метров в секунду, а не десять в восьмой степени метров в секунду (согласитесь, это гораздо интереснее, чем понизить эту скорость, допустим, до десяти в седьмой степени метров в секунду).
Раз уж я предположил, что люди когда-нибудь научатся закручивать пространство так, чтобы переноситься (транслироваться) между слоями гиперпространства, почему бы не допустить, что они тем же способом сумеют создавать комфортабельную силу тяжести на корабле? Раз искривленное пространство порождает гравитацию в точности, как большая масса вещества, то можно, наверно, обойтись и без массы? Самому «Красному смещению» я придал форму шара, наподобие небольшой планеты, со сферическими уровнями этажами. При этом искусственная сила тяжести притягивает обитателей корабля к центру, а не к внешним стенкам, как при обычном методе борьбы с невесомостью путем закручивания (который все равно неприменим к сфере).
В среде, где скорость света составляет десять метров в секунду, бегущий человек будет замечать релятивистское сокращение размеров окружающих его предметов. Кроме того, ему покажется, что часы в неподвижной системе отсчета идут быстрее. Кстати, для тех читателей, которые полагают, что неподвижные часы должны идти медленнее, с точки зрения бегуна, замечу: среда, о которой идет речь, совсем не среда, описываемая СТО, в которой два наблюдателя, находящиеся в инерциальных системах отсчета, движутся относительно друг друга. Здесь присутствует гравитационное поле, а бегун движется по круговому коридору корабля (следовательно, с ускорением), поэтому ситуация относится не к СТО, а к ОТО.
Когда я продумывал эти следствия исходной идеи, я наткнулся на упоминание о книге Джорджа Гамова «Мистер Томпкинс в стране чудес» (перепечатанной впоследствии под названием «Мистер Томпкинс в карманном издании»). Я ужасно разозлился, что кто-то уже использовал для популярного изложения теории относительности тот же самый прием с замедлением скорости света, да еще сделал это более сорока лет назад. Но когда я достал эту книгу, то быстро успокоился. Оказалось, что это короткое и совсем не художественное сочинение, к тому же не затрагивающее многих вопросов, о которых рассказано в моей книге.
Ну, да ладно. С сокращением длин и замедлением времени, кажется, разобрались. С допплеровским сдвигом тоже все ясно: бегун видит предметы, находящиеся впереди, окрашенными в цвета высокочастотной части спектра. Скорость света в его системе отсчета всегда одинакова, поэтому тот факт, что расстояние между ним и этими предметами уменьшается, проявляется в увеличении энергии света, откуда и повышение частоты. Но тем же причинам предметы, оставшиеся у него в кильватере, краснеют.
Постепенно осваиваясь с явлениями, обусловленными исходным предположением, я вспомнил, что искривленное пространство (как и большие массы) отклоняет свет. А в среде, где свет движется так медленно, этот эффект проявляется очень сильно.
На поверхности Земли, как и в любом другом гравитационном поле, свет падает вниз с той же скоростью, что и любое массивное тело. Мы не задумываемся об этом, потому что из-за гигантской скорости света его отклонение пренебрежимо мало. Поставьте два вертикальных зеркала друг против друга и выпустите пучок света перпендикулярно поверхности одного из них. Одновременно бросьте мячик перпендикулярно одной из двух стенок, расположенных так же, как эти зеркала. Мячик будет прыгать между стенками, быстро опускаясь под действием тяготения. То же самое произойдет со светом! Свет и мячик достигнут пола одновременно, хотя начальные скорости у них совершенно разные.
На борту «Красного смещения» эти рассуждения остаются в силе. Вся разница в том, что свет будет падать почти по той же траектории, что и мячик. Свет, излучаемый фонариком, будет двигаться примерно так, как струя воды, бьющая из шланга.
Несомненно, искривление световых лучей должно порождать множество оптических иллюзий, некоторые из которых я до сих пор всерьез не обдумывал. Видимо, придется о них поразмыслить, когда книга будет в печати.
На определенном расстоянии от закрученного пространства в центре корабля скорость света равна орбитальной скорости. Поэтому глаз воспринимает круговой коридор, опоясывающий корабль на этом уровне, как совершенно прямой. Ниже этого уровня свет падает еще быстрее, и возникают другие эффекты. Например, на втором уровне, если вы направите луч фонарика на стену, находящуюся в десяти метрах от вас, свет упадет на пол точно на полпути. Надо направлять фонарь выше того места, которое вы хотите осветить, — он падает на пол из-за того, что скорость света меньше орбитальной скорости. С другой стороны, свет, исходящий от пола, огибает корабль, и наблюдатель видит гораздо больший участок пола, чем в нормальных условиях. Это означает, что свет, приходящий в глаз по горизонтальной прямой, исходит от пола. То есть на этих нижних уровнях возникает иллюзия, что их поверхность — вогнутая чаша (а не выпуклая сфера, как на самом деле).
Пока я корпел над траекториями, которые описывает луч света на каждом из семи уровней, до меня дошло, что при таком быстром падении света должно быть хорошо заметно гравитационное красное смещение. Фактически это главный фактор, особенно на нижних уровнях. Пока свет поднимается в гравитационном поле, он теряет энергию, тем самым снижая частоту. Верно и обратное. Другими словами, если поместить монохроматический источник света на некоторой высоте над полом, то наблюдатели разного роста будут видеть свет разного цвета.
Свет от источника либо поднимается, либо спускается до уровня глаз наблюдателя. Если свет поднимается, то краснеет, если опускается — синеет. То же самое происходит с отраженным светом. Например, фотон по пути к потолку теряет энергию, потом, отразившись, восстанавливает ее на пути от потолка до уровня источника света, а на оставшемся участке траектории равновесие нарушается. Поэтому комната, освещенная светом определенной частоты, будет выглядеть одноцветной, но этот цвет будет различным в зависимости от того, лежите вы на полу или стоите на стуле. Можно вообразить, какие жуткие эффекты будут при этом возникать.
Хорошо. Значит, на борту будут и искривление света, и гравитационное красное смещение. Поставим следующий вопрос: из-за чего возникает искривление света? Конечно, из-за гравитации! Но это не совсем точный ответ. Искривленное пространство, которое порождает гравитацию, заставляет свет изгибаться, потому что время в гравитационных полях замедляется. Честное слово, это не выдумки!
В нашей части Вселенной, в ее нижней восточной стороне, скорость света в вакууме — константа. Однако, как установлено во время солнечных затмений, свет от дальних звезд отклоняется Солнцем на его пути к Земле. Как это происходит? Может быть, одна сторона волнового фронта движется медленнее, чем другая? Невозможно, ведь скорость света — константа. Остается предположить, что на одной стороне волнового фронта замедляется время. Если время замедляется, свет продолжает двигаться все с той же постоянной скоростью — скоростью света; это только наблюдателю, находящемуся вне поля, кажется, что скорость уменьшилась.
Итак, гравитационные поля замедляют время — и у нас, и на «Красном смещении». Но если подставить c =10 в уравнение гравитационного замедления времени, псевдомасса в центре корабля начинает оказывать, огромное влияние. Чем ближе к центру корабля, тем медленнее идет время. Каждый уровень находится в своей временной зоне: представьте, что время идет медленнее в Денвере, чем, скажем, в Нью-Йорке… Впрочем, это уже совсем другая, наука. Вернемся к временным зонам. Скорость течения времени зависит не только от того, в какой вы зоне. Время на уровне ваших ног течет медленнее, чем на уровне головы (конечно, если вы не лежите, а стоите). Одно из преимуществ этого состоит в том, что ногти на ногах можно стричь реже, чем на руках.
На первый взгляд может показаться, что если сердце прокачивает постоянный объем крови по вашему телу, а время идет медленнее в районе ваших ног, то результатом будет премерзкий взрыв. На самом же деле происходит то же самое, что при течении жидкости по трубке переменного диаметра. В узкой части трубки поток ускоряется; в нижней части тела субъективная скорость потока увеличивается.
Между прочим, замедление времени в гравитационном поле позволяет дать еще одно обоснование гравитационному красному смещению. Свет, возникающий глубоко в гравитационном поле, кажется низкочастотным наблюдателю, находящемуся вне поля и поэтому не подверженному замедлению времени.
Если свет распространяется достаточно медленно для того, чтобы гравитационное красное смещение возникало при умеренном тяготении на борту, следующий логический шаг приводит к выводу, что часть объема «Красного смещения» представляет собой черную дыру. Вот в этом понятии я пока не смог как следует разобраться. Главная трудность в том, что до сих пор нет единого мнения, что происходит на внутренней и на внешней сторонах горизонта событий.
Ну а теперь — «бантики». К примеру, если скорость света десять метров в секунду, то какова скорость звука? Действительно, если при комнатной температуре молекулы воздуха на Земле движутся со скоростью несколько сот метров, почему воздух на «Красном смещении» попросту не замерзает?
Когда дело доходит до молекул и атомов, строгие аргументы кончаются и начинаются объяснения на пальцах. Я считаю, что даже если остановить развитие идеи на этом месте, «Красное смещение» и без того представляет собой интересный мысленный эксперимент. А идея мне так нравится, что я был бы готов сколько потребуется размахивать руками ради ее обоснования. Однако гораздо лучше все-таки попытаться подвести твердую логическую основу.
Рассмотрим пока молекулы воздуха (я хотел сказать, представим себе, что мы можем их рассмотреть). На Земле не только молекулы движутся быстрее, чем им разрешено на «Красном смещении», но и с атомами возникают неприятные проблемы. Электроны вращаются вокруг ядер со скоростями, вполне сравнимыми с нашей обычной скоростью света. Я прикинул (на пальцах!), что будет, если в среде «Красного смещения» атомные частицы движутся почти что с местной скоростью света, а значит, их массы сильно изменены. Получилось, что электроны движутся по своим орбитам медленнее (а радиусы орбит больше), и химические реакции замедляются. Для удобства я предположил, что, как бы ни менялись физические константы от слоя к слою, слабые и сильные ядерные взаимодействия, а также электромагнитные силы остаются на уровне, обеспечивающем устойчивость материи.
Это означает также, что большинство молекул движется почти со скоростью света, отчего их масса увеличивается по сравнению с той, которая была на Земле. Это и компенсирует более низкую скорость, и кинетическая энергия остается той же, что на Земле. А эта энергия и определяет температуру, вот почему не замерзает воздух.
Скорость звука зависит от средней скорости молекул в воздухе, поскольку звук распространяется при столкновениях молекул. На Земле скорость звука в кислороде составляет две трети средней скорости молекул. На «Красном смещении», если мы предположим, что средняя скорость молекул примерно десять метров в секунду, скорость звука должна составлять шесть и две трети метра в секунду. Поэтому человек способен бежать быстрее звука, обрушивая ударные волны на окружающих. Так что те, кого раздражают бегуны трусцой, получат дополнительный повод для раздражения. Подставив новую скорость звука в обычные допплеровские уравнения для изменения тона, получим, что при удалении от говорящего его голос будет казаться вам более низким.
Один побочный эффект, общий для света и звука — более узкая направленность. Поскольку на «Красном смещении» частоты остались прежними, а скорости уменьшились, неизбежно должны были сократиться длины волн. Отсюда — меньшее расхождение волнового фронта. Например, если вы обращаетесь к человеку, которого не видите, есть риск, что он вас не услышит. Определить направление, откуда пришел звук, довольно сложно — для этого надо сравнить громкость, воспринятую левым и правым ухом; время задержки сигнала, которое обычно использует для этой цели наша слуховая система, на «Красном смещении» становится слишком большим.
Спасательные пояса — один из самых слабых элементов, связанных с изобретенной мною средой. Однако обойтись без них я не мог. Дело в том, что человек, чьи синаптические импульсы распространяются со скоростью не более десяти метров в секунду, вряд ли сможет вообще жить (во всяком случае, его жизнь будет неприятной и малопродуктивной). А среда, безусловно, смертельная для человека, была бы смертельно скучной для читателя.
Спасательные пояса создают поле, внутри которого скорость света приобретает свое привычное значение. Чтобы не наделять пояса ненужными волшебными свойствами, я не стал снабжать их способностью ускорять распространение света. Они могут лишь компенсировать то его замедление, которое связано с переходом из нашего пространства в высшие слои гиперпространства.
Еще одно слабое место — отраженный свет. Я предполагаю, что человек или предмет, защищенный спасательным поясом, будет отражать свет обычным образом. Но ведь любая незащищенная поверхность состоит из молекул, чьи электроны движутся так медленно, что не резонируют на тех частотах, на которых происходит поглощение, а затем и повторное излучение отраженного света, энергия которого сосредоточена в определенных диапазонах частот. Я принял такую гипотезу (ничем не обоснованную): свет либо полностью отражается от поверхности, при этом диффундируя, либо полностью поглощается. Это означает, что незащищенные поверхности можно видеть только в серых тонах.
И, наконец, последнее слабое звено — уравнение гравитационного сокращения времени, использованное мною. Главная трудность состояла в том, что, в различных источниках приведены разные формулы. Самая распространенная из них утверждает, что время бесконечно замедляется на половине радиуса горизонта событий. Но есть источники, утверждающие, что это происходит на самом горизонте событий. Я выбрал ту формулу, которая придает моей гипотетической среде более интересные свойства. Думаю, не стоит относиться к этому выбору, как к догме. Это всего лишь одна из возможных гипотез. Для романа ее вполне достаточно, а посвящать свою жизнь (или хотя бы несколько лет жизни) развитию теории черных дыр я не собираюсь.
В «таблице 1» приведены размеры «Красного смещения» вместе с соответствующими им значениями некоторых физических величин. Я выбирал величину центральной псевдомассы и размеры уровней так, чтобы интересные следствия основной идеи проявлялись наиболее ярко. Если бы я сделал корабль значительно большего размера, то тяготение, скорость хода времени и другие параметры слабо менялись бы от этажа к этажу. В «таблице 3» даны формулы, которыми я пользовался.
В процессе работы над книгой случалось иногда двигаться по ложному пути. Например, один из читателей раннего варианта рукописи предположил, что раз сила тяжести равна четырем g внизу и одной пятой g на верхних этажах, весь воздух может собраться на самом нижнем этаже. Я забеспокоился и начал обдумывать различные варианты изменения конструкции — сделать первый этаж необитаемым, или оборудовать этажи герметичными дверями и автономными системами вентиляции.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Предположение о том, что Вселенная состоит из дискретного набора слоев гиперпространства — это моя собственная, ни на чем не основанная выдумка. Но я думаю, что, для того чтобы четко и недвусмысленно опровергнуть эту выдумку, понадобится несколько, лет (по крайней мере человеку с моими наклонностями и моим уровнем знаний). Все идеи в книге основаны на медленном движении света в слоях гиперпространства. Там, где я не боялся вступить в противоречие с известными фактами, я подбирал цифры так, чтобы сделать релятивистские эффекты как можно более выраженными. Ведь многие авторы не боятся гипертрофированно усиливать те или иные тенденции в обществе, чтобы более ярко представить нам те или иные черты этого общества (например, что будет, если все покрасят волосы в синий цвет?).
Гиперкосмический корабль «Красное смещение» располагается в десятом слое, чтобы быстро перемещаться между очень далекими друг от друга точками. Я постарался сохранить в десятом слое известные нам законы физики в неизменном виде. Единственное отличие — скорость света составляет десять метров в секунду, а не десять в восьмой степени метров в секунду (согласитесь, это гораздо интереснее, чем понизить эту скорость, допустим, до десяти в седьмой степени метров в секунду).
Раз уж я предположил, что люди когда-нибудь научатся закручивать пространство так, чтобы переноситься (транслироваться) между слоями гиперпространства, почему бы не допустить, что они тем же способом сумеют создавать комфортабельную силу тяжести на корабле? Раз искривленное пространство порождает гравитацию в точности, как большая масса вещества, то можно, наверно, обойтись и без массы? Самому «Красному смещению» я придал форму шара, наподобие небольшой планеты, со сферическими уровнями этажами. При этом искусственная сила тяжести притягивает обитателей корабля к центру, а не к внешним стенкам, как при обычном методе борьбы с невесомостью путем закручивания (который все равно неприменим к сфере).
В среде, где скорость света составляет десять метров в секунду, бегущий человек будет замечать релятивистское сокращение размеров окружающих его предметов. Кроме того, ему покажется, что часы в неподвижной системе отсчета идут быстрее. Кстати, для тех читателей, которые полагают, что неподвижные часы должны идти медленнее, с точки зрения бегуна, замечу: среда, о которой идет речь, совсем не среда, описываемая СТО, в которой два наблюдателя, находящиеся в инерциальных системах отсчета, движутся относительно друг друга. Здесь присутствует гравитационное поле, а бегун движется по круговому коридору корабля (следовательно, с ускорением), поэтому ситуация относится не к СТО, а к ОТО.
Когда я продумывал эти следствия исходной идеи, я наткнулся на упоминание о книге Джорджа Гамова «Мистер Томпкинс в стране чудес» (перепечатанной впоследствии под названием «Мистер Томпкинс в карманном издании»). Я ужасно разозлился, что кто-то уже использовал для популярного изложения теории относительности тот же самый прием с замедлением скорости света, да еще сделал это более сорока лет назад. Но когда я достал эту книгу, то быстро успокоился. Оказалось, что это короткое и совсем не художественное сочинение, к тому же не затрагивающее многих вопросов, о которых рассказано в моей книге.
Ну, да ладно. С сокращением длин и замедлением времени, кажется, разобрались. С допплеровским сдвигом тоже все ясно: бегун видит предметы, находящиеся впереди, окрашенными в цвета высокочастотной части спектра. Скорость света в его системе отсчета всегда одинакова, поэтому тот факт, что расстояние между ним и этими предметами уменьшается, проявляется в увеличении энергии света, откуда и повышение частоты. Но тем же причинам предметы, оставшиеся у него в кильватере, краснеют.
Постепенно осваиваясь с явлениями, обусловленными исходным предположением, я вспомнил, что искривленное пространство (как и большие массы) отклоняет свет. А в среде, где свет движется так медленно, этот эффект проявляется очень сильно.
На поверхности Земли, как и в любом другом гравитационном поле, свет падает вниз с той же скоростью, что и любое массивное тело. Мы не задумываемся об этом, потому что из-за гигантской скорости света его отклонение пренебрежимо мало. Поставьте два вертикальных зеркала друг против друга и выпустите пучок света перпендикулярно поверхности одного из них. Одновременно бросьте мячик перпендикулярно одной из двух стенок, расположенных так же, как эти зеркала. Мячик будет прыгать между стенками, быстро опускаясь под действием тяготения. То же самое произойдет со светом! Свет и мячик достигнут пола одновременно, хотя начальные скорости у них совершенно разные.
На борту «Красного смещения» эти рассуждения остаются в силе. Вся разница в том, что свет будет падать почти по той же траектории, что и мячик. Свет, излучаемый фонариком, будет двигаться примерно так, как струя воды, бьющая из шланга.
Несомненно, искривление световых лучей должно порождать множество оптических иллюзий, некоторые из которых я до сих пор всерьез не обдумывал. Видимо, придется о них поразмыслить, когда книга будет в печати.
На определенном расстоянии от закрученного пространства в центре корабля скорость света равна орбитальной скорости. Поэтому глаз воспринимает круговой коридор, опоясывающий корабль на этом уровне, как совершенно прямой. Ниже этого уровня свет падает еще быстрее, и возникают другие эффекты. Например, на втором уровне, если вы направите луч фонарика на стену, находящуюся в десяти метрах от вас, свет упадет на пол точно на полпути. Надо направлять фонарь выше того места, которое вы хотите осветить, — он падает на пол из-за того, что скорость света меньше орбитальной скорости. С другой стороны, свет, исходящий от пола, огибает корабль, и наблюдатель видит гораздо больший участок пола, чем в нормальных условиях. Это означает, что свет, приходящий в глаз по горизонтальной прямой, исходит от пола. То есть на этих нижних уровнях возникает иллюзия, что их поверхность — вогнутая чаша (а не выпуклая сфера, как на самом деле).
Пока я корпел над траекториями, которые описывает луч света на каждом из семи уровней, до меня дошло, что при таком быстром падении света должно быть хорошо заметно гравитационное красное смещение. Фактически это главный фактор, особенно на нижних уровнях. Пока свет поднимается в гравитационном поле, он теряет энергию, тем самым снижая частоту. Верно и обратное. Другими словами, если поместить монохроматический источник света на некоторой высоте над полом, то наблюдатели разного роста будут видеть свет разного цвета.
Свет от источника либо поднимается, либо спускается до уровня глаз наблюдателя. Если свет поднимается, то краснеет, если опускается — синеет. То же самое происходит с отраженным светом. Например, фотон по пути к потолку теряет энергию, потом, отразившись, восстанавливает ее на пути от потолка до уровня источника света, а на оставшемся участке траектории равновесие нарушается. Поэтому комната, освещенная светом определенной частоты, будет выглядеть одноцветной, но этот цвет будет различным в зависимости от того, лежите вы на полу или стоите на стуле. Можно вообразить, какие жуткие эффекты будут при этом возникать.
Хорошо. Значит, на борту будут и искривление света, и гравитационное красное смещение. Поставим следующий вопрос: из-за чего возникает искривление света? Конечно, из-за гравитации! Но это не совсем точный ответ. Искривленное пространство, которое порождает гравитацию, заставляет свет изгибаться, потому что время в гравитационных полях замедляется. Честное слово, это не выдумки!
В нашей части Вселенной, в ее нижней восточной стороне, скорость света в вакууме — константа. Однако, как установлено во время солнечных затмений, свет от дальних звезд отклоняется Солнцем на его пути к Земле. Как это происходит? Может быть, одна сторона волнового фронта движется медленнее, чем другая? Невозможно, ведь скорость света — константа. Остается предположить, что на одной стороне волнового фронта замедляется время. Если время замедляется, свет продолжает двигаться все с той же постоянной скоростью — скоростью света; это только наблюдателю, находящемуся вне поля, кажется, что скорость уменьшилась.
Итак, гравитационные поля замедляют время — и у нас, и на «Красном смещении». Но если подставить c =10 в уравнение гравитационного замедления времени, псевдомасса в центре корабля начинает оказывать, огромное влияние. Чем ближе к центру корабля, тем медленнее идет время. Каждый уровень находится в своей временной зоне: представьте, что время идет медленнее в Денвере, чем, скажем, в Нью-Йорке… Впрочем, это уже совсем другая, наука. Вернемся к временным зонам. Скорость течения времени зависит не только от того, в какой вы зоне. Время на уровне ваших ног течет медленнее, чем на уровне головы (конечно, если вы не лежите, а стоите). Одно из преимуществ этого состоит в том, что ногти на ногах можно стричь реже, чем на руках.
На первый взгляд может показаться, что если сердце прокачивает постоянный объем крови по вашему телу, а время идет медленнее в районе ваших ног, то результатом будет премерзкий взрыв. На самом же деле происходит то же самое, что при течении жидкости по трубке переменного диаметра. В узкой части трубки поток ускоряется; в нижней части тела субъективная скорость потока увеличивается.
Между прочим, замедление времени в гравитационном поле позволяет дать еще одно обоснование гравитационному красному смещению. Свет, возникающий глубоко в гравитационном поле, кажется низкочастотным наблюдателю, находящемуся вне поля и поэтому не подверженному замедлению времени.
Если свет распространяется достаточно медленно для того, чтобы гравитационное красное смещение возникало при умеренном тяготении на борту, следующий логический шаг приводит к выводу, что часть объема «Красного смещения» представляет собой черную дыру. Вот в этом понятии я пока не смог как следует разобраться. Главная трудность в том, что до сих пор нет единого мнения, что происходит на внутренней и на внешней сторонах горизонта событий.
Ну а теперь — «бантики». К примеру, если скорость света десять метров в секунду, то какова скорость звука? Действительно, если при комнатной температуре молекулы воздуха на Земле движутся со скоростью несколько сот метров, почему воздух на «Красном смещении» попросту не замерзает?
Когда дело доходит до молекул и атомов, строгие аргументы кончаются и начинаются объяснения на пальцах. Я считаю, что даже если остановить развитие идеи на этом месте, «Красное смещение» и без того представляет собой интересный мысленный эксперимент. А идея мне так нравится, что я был бы готов сколько потребуется размахивать руками ради ее обоснования. Однако гораздо лучше все-таки попытаться подвести твердую логическую основу.
Рассмотрим пока молекулы воздуха (я хотел сказать, представим себе, что мы можем их рассмотреть). На Земле не только молекулы движутся быстрее, чем им разрешено на «Красном смещении», но и с атомами возникают неприятные проблемы. Электроны вращаются вокруг ядер со скоростями, вполне сравнимыми с нашей обычной скоростью света. Я прикинул (на пальцах!), что будет, если в среде «Красного смещения» атомные частицы движутся почти что с местной скоростью света, а значит, их массы сильно изменены. Получилось, что электроны движутся по своим орбитам медленнее (а радиусы орбит больше), и химические реакции замедляются. Для удобства я предположил, что, как бы ни менялись физические константы от слоя к слою, слабые и сильные ядерные взаимодействия, а также электромагнитные силы остаются на уровне, обеспечивающем устойчивость материи.
Это означает также, что большинство молекул движется почти со скоростью света, отчего их масса увеличивается по сравнению с той, которая была на Земле. Это и компенсирует более низкую скорость, и кинетическая энергия остается той же, что на Земле. А эта энергия и определяет температуру, вот почему не замерзает воздух.
Скорость звука зависит от средней скорости молекул в воздухе, поскольку звук распространяется при столкновениях молекул. На Земле скорость звука в кислороде составляет две трети средней скорости молекул. На «Красном смещении», если мы предположим, что средняя скорость молекул примерно десять метров в секунду, скорость звука должна составлять шесть и две трети метра в секунду. Поэтому человек способен бежать быстрее звука, обрушивая ударные волны на окружающих. Так что те, кого раздражают бегуны трусцой, получат дополнительный повод для раздражения. Подставив новую скорость звука в обычные допплеровские уравнения для изменения тона, получим, что при удалении от говорящего его голос будет казаться вам более низким.
Один побочный эффект, общий для света и звука — более узкая направленность. Поскольку на «Красном смещении» частоты остались прежними, а скорости уменьшились, неизбежно должны были сократиться длины волн. Отсюда — меньшее расхождение волнового фронта. Например, если вы обращаетесь к человеку, которого не видите, есть риск, что он вас не услышит. Определить направление, откуда пришел звук, довольно сложно — для этого надо сравнить громкость, воспринятую левым и правым ухом; время задержки сигнала, которое обычно использует для этой цели наша слуховая система, на «Красном смещении» становится слишком большим.
Спасательные пояса — один из самых слабых элементов, связанных с изобретенной мною средой. Однако обойтись без них я не мог. Дело в том, что человек, чьи синаптические импульсы распространяются со скоростью не более десяти метров в секунду, вряд ли сможет вообще жить (во всяком случае, его жизнь будет неприятной и малопродуктивной). А среда, безусловно, смертельная для человека, была бы смертельно скучной для читателя.
Спасательные пояса создают поле, внутри которого скорость света приобретает свое привычное значение. Чтобы не наделять пояса ненужными волшебными свойствами, я не стал снабжать их способностью ускорять распространение света. Они могут лишь компенсировать то его замедление, которое связано с переходом из нашего пространства в высшие слои гиперпространства.
Еще одно слабое место — отраженный свет. Я предполагаю, что человек или предмет, защищенный спасательным поясом, будет отражать свет обычным образом. Но ведь любая незащищенная поверхность состоит из молекул, чьи электроны движутся так медленно, что не резонируют на тех частотах, на которых происходит поглощение, а затем и повторное излучение отраженного света, энергия которого сосредоточена в определенных диапазонах частот. Я принял такую гипотезу (ничем не обоснованную): свет либо полностью отражается от поверхности, при этом диффундируя, либо полностью поглощается. Это означает, что незащищенные поверхности можно видеть только в серых тонах.
И, наконец, последнее слабое звено — уравнение гравитационного сокращения времени, использованное мною. Главная трудность состояла в том, что, в различных источниках приведены разные формулы. Самая распространенная из них утверждает, что время бесконечно замедляется на половине радиуса горизонта событий. Но есть источники, утверждающие, что это происходит на самом горизонте событий. Я выбрал ту формулу, которая придает моей гипотетической среде более интересные свойства. Думаю, не стоит относиться к этому выбору, как к догме. Это всего лишь одна из возможных гипотез. Для романа ее вполне достаточно, а посвящать свою жизнь (или хотя бы несколько лет жизни) развитию теории черных дыр я не собираюсь.
В «таблице 1» приведены размеры «Красного смещения» вместе с соответствующими им значениями некоторых физических величин. Я выбирал величину центральной псевдомассы и размеры уровней так, чтобы интересные следствия основной идеи проявлялись наиболее ярко. Если бы я сделал корабль значительно большего размера, то тяготение, скорость хода времени и другие параметры слабо менялись бы от этажа к этажу. В «таблице 3» даны формулы, которыми я пользовался.
В процессе работы над книгой случалось иногда двигаться по ложному пути. Например, один из читателей раннего варианта рукописи предположил, что раз сила тяжести равна четырем g внизу и одной пятой g на верхних этажах, весь воздух может собраться на самом нижнем этаже. Я забеспокоился и начал обдумывать различные варианты изменения конструкции — сделать первый этаж необитаемым, или оборудовать этажи герметичными дверями и автономными системами вентиляции.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31