Чарльз Флауэрс - 10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА
На самом деле Эйнштейн был простым и приятным в обращении человеком, умеющим прекрасно объяснять самые сложные физические идеи ясным и наглядным языком. Доказательством этого может служить рассказ гарвардского историка науки И. Б. Коэна о том, как один американский издатель решил выпустить популярную книгу по теории относительности, сочетающую высокий научный уровень с занимательностью и хорошим литературным стилем. На объявленный конкурс было прислано несколько сотен рукописей под псевдонимами, и, как часто бывает в таких случаях, большая часть работ никуда не годилась, так как была написана совершенно некомпетентными в физике людьми или даже просто сумасшедшими. К огорчению издателя, в рукописях серьезных авторов (явно принадлежащих перу профессиональных физиков) теория относительности излагалась скучно и непонятно для широкого круга читателей. Лишь одна, небольшая по объему работа сразу привлекала внимание ясностью мысли, глубиной содержания и остроумным изложением материала (автор даже снабдил текст собственными оригинальными рисунками). К удивлению конкурсной комиссии, автором лучшего научно-популярного рассказа оказался…сам Альберт Эйнштейн.
Эйнштейн любил говорить, что любое описание «должно быть простым, но не переупрощенным». Читателю, желающему всерьез познакомиться с теорией относительности, можно полушутя-полусерьезно посоветовать разделить свое мышление и воспрятие на две части, чтобы одно полушарие восхищалось красотой и глубиной концептуальных идей теории, а второе – могло внимательно следить за ходом решения сложнейших математических уравнений. Сочетание в теории относительности глубокой философской неоднозначности с формулировкой новых физи-ческих проблем и понятий открыло перед наукой и человечеством удивительные перспективы.
***
В основе специальной теории относительности лежит представление о времени как о четвертом измерении, аналогичном трем пространственным координатам (длине, ширине и высоте), однако в этой концепции не содержится ничего сверхъестественного, и она используется только для описания реальных событий в реальном мире. Три перечисленные выше координаты являются общеизвестными, и мы еще со школы знаем (или просто считаем, что знаем), как они определяют положение тела в пространстве. В соответствии с теорией относительности время также является показателем (координатой) положения тела, однако это проявляется только в очень больших, космических масштабах, а связь (точнее, некое «переплетение») времени и привычного нам трехмерного пространства определяется именно свойствами и законами распространения света.
Рассмотрим, например, следующую фантастическую, но довольно простую для воображения ситуацию. Свет проходит расстояние от Солнца до Земли примерно за 8 минут, так что если в 10.00 по местному времени Солнце (по каким-то космическим причинам) неожиданно «погаснет», то мы узнаем об этом только в 10.08. Соответственно, если бы на Солнце находился при этом какой-то космический наблюдатель-инопланетянин, то он смог бы заметить возникшую на Земле всеобщую панику только в 10.16, по тому же местному времени.
А теперь давайте спросим себя, когда точно погасло Солнце в этой ситуации? Очевидно, что ответ зависит от положения наблюдателя. Для нас событие произошло в 10.08, но с точки зрения гипотетического внешнего наблюдателя мы заметили это только в 10.16 (еще через 8 минут, когда он заметил нашу реакцию). Время события оказывается связанным с моментом регистрации его воздействия или какого-либо проявления, что, в свою очередь, напрямую определяется нашим положением в пространстве.
До Эйнштейна считалось ясным, что время «устроено» линейно, и мы можем всегда отсчитывать его, пользуясь строго калиброванной шкалой событий. Например, раньше можно было считать, что в 1572 г. произошел взрыв так называемой Сверхновой звезды, поскольку это событие было строго научно зарегистрировано великим датским астрономом Тихо Браге. Однако сейчас мы знаем, что это событие произошло миллионы или миллиарды лет назад, а запись Тихо Браге относится лишь к тому моменту времени, когда свет этой чудовищной вспышки достиг поверхности Земли и попал в телескоп. Получается, что для точного определения времени события (по нашим часам) мы должны точно знать расстояние до «места происшествия», так что время обязательно должно включаться в описание физического события, наряду с его пространственными координатами. Именно в этом и состоит эйнштейновская концепция учета времени в качестве четвертой координаты, и она действительно не имеет никакого мистического или фантастического смысла.
В качестве еще одного наглядного примера отсутствия «абсолютного времени» рассмотрим следующую гипотетическую научно-техническую проблему, которая, как будет показано чуть ниже, уже переходит в разряд реальных. Предположим, что в какой-то из близких к нам галактик (например, находящейся всего лишь на расстоянии 100 000 световых лет от Солнца) существует развитая цивилизация, способная создать сверхмощный телескоп, позволяющий наблюдать происходящие на Земле события. Очевидно, что, включив такое устройство, любознательные инопланетяне увидят наше далекое прошлое, т. е. маленькие группы гоминидов вида Homo sapiens, скитающихся по саваннам Восточной Африки. Если инопланетяне сделают видеозапись и вышлют «кассету» потомкам этих первых людей (например, для использования в учебных целях), то даже при очень высокой скорости пересылки (в любом случае она не может превышать скорость света) мы получим кассету чуть позднее 100 000 года. Другими словами, необходимо учитывать, что каждый небесный объект, звезда или целая солнечная система имеет, строго говоря, свое собственно время, а «наше время» правильно и имеет смысл только в «нашем переулке».
Кстати, описанная выше межзвездная пересылка сигналов уже началась, так как в 1974 г. с радиотелескопа на острове Пуэрто-Рико было послано первое простое изображение в направлении огромного звездного скопления, обозначаемого астрономами М13. Оно насчитывает сотни тысяч звездных систем, и если через 21 000 лет на какой-либо из тех планет будет существовать достаточно развитая цивилизация, то она получит наше послание и поймет, что на Земле есть разумные существа. Однако даже если обитатели М13 немедленно отправят ответное «письмо», то мы получим его только еще через 21 тысячу лет. Ситуация для организации переговоров представляется довольно безнадежной, поскольку обмен даже простыми репликами (вопрос – «Эй, есть тут кто-нибудь еще?», ответ – «Да-да, мы здесь!») будет длиться более сорока тысячелетий.
***
В массовом сознании работа ученого всегда связана с огромными лабораториями, сложными приборами и таинственными экспериментами, поэтому следует особо подчеркнуть, что Эйнштейн практически всю жизнь оставался «чистым» теоретиком. К удивлению (а иногда и к раздражению) многих коллег, он интуитивно находил блестящие решения сложных проблем и уже позднее начинал придумывать различные мысленные эксперименты для их доказательства. При этом психологически интересно, что Эйнштейн не любил (а возможно, не мог) объяснять ход своих рассуждений и развития интуитивных догадок. Многие мысленные эксперименты Эйнштейна, позднее ставшие классическими и общеизвестными, были связаны со сложными физическими и философскими проблемами. С ранней молодости Эйнштейну нравилось придумывать ситуации, возникающие при движении объектов со скоростью света, например воображать путешествия на гребне световой волны или представлять такое путешествие с зеркалом в руках. При этом Эйнштейн был твердо убежден, что эти сложные эксперименты должны быть обязательно представлены и объяснены в рамках здравого смысла (это еще раз свидетельствует, что его поразительные открытия не имеют ничего общего с метафизикой или мистикой).
Еще в юности Эйнштейн пытался представить себя пассажиром поезда, который мчится со скоростью света, и пытался понять, что должен видеть такой пассажир в зеркале, считая скорость света постоянной для пассажира (дальнейшие рассуждения, как ни странно, почти не зависят от того, соглашается ли кто-либо еще с этим условием). Может ли, рассуждал Эйнштейн, пассажир увидеть какие-то изображения в зеркале (свое собственное лицо или последний вагон поезда) и что он видит в действительности? Для получения изображения необходимо, чтобы луч света отразился от объекта (лица пассажира, последнего вагона и т. п.) и вернулся назад, а это представляется невозможным, поскольку сам поезд движется со скоростью света, а эта скорость (по определению) является предельной для всех объектов. Конечно, можно предположить, что в таком зеркале вообще ничего не отражается, но такой ответ противоречит здравому смыслу, который Эйнштейн всегда считал критерием истины, и поэтому такое решение он отвергал сразу.
