Ирина Радунская - Безумные идеи
Совершенно иначе будет с будущим космическим путешественником, летящим на сверхскоростной ракете. Из теории относительности следует, что в ракете, летящей со скоростью, близкой к скорости света, время будет течь заметно медленнее, чем время на Земле. Это значит, что часы на ракете будут идти медленнее, чем часы на Земле; пульс космонавта, если его измерить при помощи земных часов, будет биться медленнее, чем пульс его товарища, оставшегося на Земле. Словом, все процессы, в том числе и старение живого организма, будут соответственно замедлены.
Расчеты показывают, что при скорости ракеты в 240 тысяч километров в секунду, то есть при скорости, равной 80 процентам от скорости света, время в ракете замедлится настолько, что за каждый земной час на ракете будет протекать всего 36 минут. Бабочка-однодневка будет жить в такой ракете по земным часам около полутора суток (по часам, находящимся в ракете, она, конечно, проживет ровно сутки).
Если двадцатилетний космонавт пробудет в полете на такой ракете 30 лет, то, вернувшись на Землю пятидесятилетним человеком, он обнаружит, что его сверстники постарели на 50 лет и стали семидесятилетними стариками. Они израсходуют на 20 календарей больше. Сын космонавта, родившийся в день отлета отца, станет его сверстником; он встретит пятидесятилетнего отца в день своего пятидесятилетия.
Более того, если полет по часам космонавта продлится свыше 30 лет, то его сын окажется старше отца!!!
Как понять разницу между «космическим» и «географическим» омоложением?
Почему мы считаем первое реальным, а второе кажущимся?
Дело в том, что время в реактивном самолете течет практически с такой же скоростью, что и на Земле. Длительность жизни бабочки, скорость биения пульса человека, движение стрелок часов не зависят от видимого движения Солнца. Стоит ли Солнце неподвижно над летящим на запад реактивным самолетом или движется над полем аэродрома, скорость течения времени от этого не меняется. Все различие объясняется лишь тем, что мы условились срывать листок календаря в полночь, то есть ровно через двенадцать часов после того, как Солнце достигло высшей точки на небосводе. А из окна нашего самолета Солнце всегда видно в одинаковом положении, так что срывать листки календаря, по условию, нельзя. Парадокс состоит в том, что в этом самолете время течет, а счет суток, связанный с восходом и заходом Солнца, прекращается.
Если же условиться срывать листки календаря каждые 24 часа, руководствуясь не Солнцем, а часами, то все придет в норму. Парадокс исчезнет.
Можно привести еще один аргумент, не имеющий особого научного смысла, но зато обладающий большой наглядностью. Время не зависит от количества видимых восходов и заходов Солнца. Задвинув шторы или забравшись в подвал, мы не будем видеть смены дня и ночи. Но и в подвале мы не перестанем стареть. Остановив часы, нельзя остановить хода времени. Время течет независимо от воли и сознания человека. Оно течет в соответствии с законами природы, а эти законы таят в себе много неожиданностей.
Эти законы приводят к тому, что в сверхскоростной ракете время действительно течет медленнее, чем на Земле. Ракета улетает далеко от Солнца, и счет суток в ней придется вести по часам, летящим в ракете, а эти часы действительно будут идти медленнее, чем часы, оставшиеся на Земле.
Кто же моложе?
Тот факт, что время нельзя остановить, известен каждому из личного опыта. Но тот же жизненный опыт утверждает, что время всюду течет одинаково.
Поэтому возможность построения машины времени кажется атрибутом фантастического романа, а не научным фактом.
Тем более что первое знакомство с теорией относительности сводится к подчеркиванию того наглядного и бесспорного факта, что две ракеты, движущиеся по инерции навстречу друг другу, совершенно равноправны. Из этой теории следует, что приборы в первой ракете покажут, что отстают часы во второй ракете, в то время как такие же приборы во второй ракете покажут, что отстают часы первой ракеты!
Значит, космонавт из первой ракеты будет считать, что он стареет быстрее, чем его товарищ, летящий на второй ракете. А этот товарищ будет столь же уверенно утверждать, что стареет быстрее именно он.
Кто же из них стареет быстрее? Кто действительно окажется старше, космонавт, возвратившийся из полета к далеким звездам, или его сверстники, оставшиеся на Земле?
Простое нагромождение этих вопросов может привести к выводу о непостижимости теории относительности, о том, что для ее понимания необходима специальная подготовка, а обычный человек должен принимать ее результаты на веру.
В течение долгого времени даже специалисты не могли освоиться с ее удивительными результатами.
Покойный поэт С.Я. Маршак выразил это следующим четверостишием:
Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон. Но Сатана недолго ждал реванша, Пришел Эйнштейн – и стало все как раньше.
К счастью, это не так. Конечно, для овладения математической частью теории необходима специальная подготовка. Но получаемые ею результаты, ее физические выводы доступны каждому. Они кажутся парадоксальными только при поверхностном ознакомлении.
Теория относительности покоится на гранитном фундаменте опыта. А опыт говорит, что для того, что' бы обнаружить движение по инерции, необходимо хотя бы одно тело, не участвующее в этом движении. Даже если такое тело существует, то можно обнаружить только движение относительно этого тела, а не движение само по себе.
Космонавт, находясь в состоянии невесомости в сверхскоростной ракете, летящей к звездам, при закрытых иллюминаторах не может обнаружить этого движения. Здесь ему не помогут никакие приборы.
Этот факт, угаданный гениальной интуицией Эйнштейна, является обобщением всего многовекового опыта человечества. Он еще не проверен непосредственно, но уже космонавты, выполнившие орбитальные полеты вокруг Земли, могут подтвердить, что это утверждение близко к действительности. (Во время орбитального полета космический корабль движется под действием притяжения Земли по искривленной орбите, близкой к эллипсу. Такое движение можно обнаружить и внутри корабля при помощи точных приборов, например при помощи гироскопа.)
Это значит, что все без исключения процессы будут проходить совершенно одинаково на всех космических кораблях, движущихся по инерции с любыми скоростями в любых направлениях.
Если бы это было не так и существовал хотя бы один процесс, зависящий от скорости движения, то этим процессом можно было бы пользоваться для непосредственного измерения скорости. Весь опыт человеческой деятельности свидетельствует, что такого процесса нет и не может быть.
Именно из этого факта и из того, что скорость света тоже не зависит от того, с какой скоростью движется по инерции источник света, вытекают все возникшие у нас вопросы. Ясен и ответ.
Если приборы на одной ракете отмечают, что другая ракета удаляется со скоростью 240 тысяч километров в секунду, то они отметят, что часы на удаляющейся ракете проходят только 36 минут за час, а метр на ней имеет в длину только 60 сантиметров: Совершенно то же отметят приборы на другой ракете. И то и другое верно. Если это было бы не так, то появился бы путь измерения абсолютной скорости, а это невозможно.
Нет ли здесь противоречия?
Нет, противоречия здесь нет. Для пояснения можно сослаться на двух людей, расходящихся по ровной дороге. По мере удаления каждому из них кажется, что другой становится меньше. Это можно подтвердить и измерением угловых размеров, например при помощи обыкновенного транспортира.
Однако можно возразить, сказав, что это только кажется, что, сойдясь вновь, путники обнаружат, что их размеры не изменились.
Конечно, пример не доказательство. Но интересно, что и в этом примере для установления истины путникам пришлось сойтись вместе.
Что же будет, если вновь сойдутся наши космические корабли? Пока они разлетаются, часы на них взаимно отстают. Что же покажут их часы при новой встрече?
Ответ гласит: это зависит от того, как они будут сближаться.
Космические корабли равноправны только, пока они движутся по инерции с выключенными двигателями. Но при этом они летят с постоянной скоростью по прямому пути, разлетаясь все дальше и дальше. Для того чтобы сблизиться, хотя бы один из них должен повернуть назад.
В этом все дело! Для поворота назад необходимо включить двигатели, погасить скорость и вновь разогнаться в обратном направлении, В течение этого маневра корабль уже движется не по инерции, а с ускорением. Состояние невесомости прекращается, и возникают перегрузки. Для того чтобы обнаружить их, не надо выглядывать наружу. Перегрузки ощущают и приборы и живые организмы. Ускорение в этом смысле абсолютно.