Беседы с Альбертом Эйнштейном - [8]

* * *

Чувствую, что мне необходимо понять эти два принципа, если я надеюсь когда-нибудь понять теорию относительности. Не могли бы вы разъяснить их?

Я использую простую иллюстрацию. Если я нахожусь в купе спального вагона поезда, едущего по очень гладким рельсам с постоянной скоростью, и бросаю камень, то вижу, как камень падает по прямой линии. Если в купе опущены шторы, чтобы я не мог посмотреть за окно, движение камня не может подсказать мне, двигается ли поезд относительно Земли или неподвижен. Более того, никакие действия, которые я мог бы предпринять внутри купе, не позволят мне обнаружить движение поезда. Все внутри купе ведет себя одинаково вне зависимости от того, движется поезд или нет. Законы физики одинаковы для всех наблюдателей, находятся ли они в равномерном движении или неподвижны. Это и есть принцип относительности.

* * *

И это справедливо при любой скорости поезда?

Да, принцип относительности применим к любому виду движения, пока это движение осуществляется равномерно и постоянно, без ускорений и поворотов. Постоянная скорость включает также нулевую скорость и состояние покоя. Покой и движение зависят от референтной точки. Вы думаете, что вы находитесь в покое, сидя на этом стуле. А путешественник в космическом пространстве увидит вас вращающимся вместе с Землей со скоростью 1500 километров в час. Покой и движение — относительные понятия, и физические законы одинаково применимы к ним. Как только я это понял, я смог разрешить мучивший меня парадокс, что подводит нас ко второму принципу.

* * *

Думаю, что теперь я готов это услышать.

Сформулировать принцип постоянства скорости света было нелегко. Вернемся к примеру наблюдателя, несущегося вровень с лучом света. Он должен видеть неподвижный передний край луча. Однако неподвижная световая волна невозможна, это противоречит результатам научных экспериментов и обоснованной теории. Более того, согласно моему принципу относительности, все наблюдатели, находящиеся в равномерном прямолинейном движении или в покое, должны испытывать те же ощущения. Все они должны получать при замерах одну и ту же скорость света. Это и было решением моего парадокса, потому что никакой наблюдатель не мог надеяться увидеть передний край луча света. Вне зависимости от того, с какой скоростью они двигались, все наблюдатели должны были видеть, что свет движется с той же скоростью, какой ее измеряет наблюдатель, находящийся в покое относительно Земли. Эта догадка легла в основу того, что теперь называют принципом постоянной скорости света.

* * *

Эта догадка, как вы называете свое великое открытие, возможно, является одной из самых трудных для понимания идей.

Все потому, что это не интуитивное знание. Интуитивное знание говорит, что если вы едете в поезде и поезд движется со скоростью 40 километров в час, а вы идете от хвоста к головному вагону со скоростью 5 километров в час, то сторонний наблюдатель скажет, что вы двигаетесь со скоростью 45 километров в час. Но в случае со светом все иначе. Если вы посылаете луч света от конца движущегося поезда, то свет, то есть фотоны, излучаемые вашей лампой, летят со скоростью примерно миллиард километров в час, обозначим эту скорость «c». В этом случае пешеход, видящий движущийся поезд, не сможет измерить скорость как «c» плюс 40 километров в час, но только как «c».

* * *

А почему это так в случае со светом? Почему пешеход не может прибавить к скорости света 40 километров в час таким же образом, как он плюсует скорость поезда к скорости пассажира и получает в результате 40 плюс 5 километров в час? Я запутался.

Да, тут легко запутаться. Я тоже долгое время, скажем так, конфликтовал с этой идеей, потому что налицо явное противоречие. Решение этой дилеммы пришло ко мне однажды ночью в 1905 году после долгой дискуссии с моим другом Мишелем Бессо. Той ночью я пришел домой, не переставая думать об этой проблеме, но на следующее утро нашел решение и сразу же рассказал об этом Бессо. Все дело было в концепции времени. Я понял, что время не абсолютно — оно связано со скоростью света. Я понял, что скорость света постоянна, когда вы двигаетесь, а время и пространство изменяются. Время относительно, и пространство тоже. В этом суть специальной теории относительности.

* * *

А как меняются время и пространство? Эта идея весьма далека от нашего повседневного опыта.

В рамках нашего повседневного опыта все движется со сравнительно малыми скоростями, и мы не замечаем никаких странностей в пространстве и времени. В действительности пешеход, измеряющий скорость пассажира, идущего со скоростью 5 километров в час, когда поезд движется со скоростью 40 километров в час, не измеряет общую скорость как 45 километров в час. Если бы у пешехода были запредельно точные инструменты, он увидел бы, что общая скорость чуть меньше 45 километров в час, где-то на одну десятитысячную миллиардной доли процента. А причина такого различия состоит в том, что время замедляется, когда вы двигаетесь, влияя на величину измеряемой скорости. Но, поскольку мы не можем почувствовать такую ничтожную величину, мы ее не замечаем и думаем, что она равна точно 45 километрам в час.