Беседы с Альбертом Эйнштейном - [9]

* * *

Итак, не все в мире относительно, как любят говорить люди о вашей теории. Время и пространство относительны, чего не скажешь о скорости света, которая постоянна.

В точку! Пространство и время изменяются, когда вы двигаетесь. Они связаны со скоростью света и изменяются таким образом, чтобы эта скорость всегда оставалась постоянной. До появления теории относительности у нас была теория Ньютона. Для Ньютона пространство и время были постоянны, а все скорости относительны. Теория относительности все поменяла.

* * *

Не могу сказать, что я понял эту теорию, но, думаю, я теперь правильно воспринимаю то, что она подразумевает.

Понимание сначала приходит от восприятия окружающего мира. Наши чувства не настолько точны, чтобы ощущать проявления относительности, не достигнув невероятно огромных скоростей, требуемых для их непосредственного восприятия. Но, прежде чем покончить с этой темой, вот вам на десерт еще одно применение принципа относительности. В Германии меня называют «немецким ученым», а в Англии — «швейцарским евреем». Но, случись мне стать для всех нежелательным типом, я тут же стану «швейцарским евреем» для немцев и «немецким ученым» для англичан[12].

О времени

Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, время не течет с одинаковой скоростью для всех: оно меняется, когда вы двигаетесь. Но, чтобы заметить это изменение, вы должны двигаться почти со скоростью света, а ни одно транспортное средство не может даже приблизиться к таким скоростям. Однако это могут делать субатомные частицы. Некоторые частицы, образующиеся на высоте 10 000 метров, живут всего пару микросекунд, причем за свою краткую жизнь, до распада, успевают пролететь 600 метров. Тем не менее их находят даже возле поверхности Земли. Теория относительности разрешила этот парадокс. С нашей референтной точки время для этих частиц течет медленнее, и поэтому их жизнь продлевается.

* * *

Профессор Эйнштейн, я хотел бы вернуться к вопросу об изменении времени и пространства. Как я понял, вы сказали, что время замедляется по мере увеличения скорости. То есть, если я буду двигаться достаточно быстро, проживаемые мною дни будут длиннее.

Только не на ваших часах. Но, если я посмотрю на ваши часы, я увижу, что они замедлили ход по сравнению с часами в моей комнате. Я должен сказать вам, что этот эффект вполне реален, это не плод моего или вашего воображения. Скажем, мы все ощущаем этот эффект: когда мы счастливы и довольны, время для нас замедляется. Это психологическое явление, а не физическое. А относительное изменение в течении времени является физическим эффектом, который может быть и уже был измерен.

* * *

Возможно ли понять этот эффект без сложной математики или даже совсем без математики?

Мы можем попытаться провести умозрительный опыт, то есть такой, какой совершается только в нашем воображении, но без нарушения законов физики. И он не потребует никаких вычислений. Представьте, что вы находитесь на сверхскоростном поезде, который может двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Если поезд движется с постоянной скоростью, все внутри его ведет себя так же, как в неподвижном поезде.

* * *

Это в соответствии с вашим принципом относительности, да? Вы не можете отличить покой от равномерного движения.

Именно. Равномерное прямолинейное движение ничем не выдает себя. Давайте продолжим наш мысленный эксперимент. В какой-то момент в поезде, двигающемся почти со скоростью света, зажигается импульсная лампа, находящаяся точно в середине вашего вагона. Вы увидите, что свет от лампы достигает переднего и заднего концов вагона в одно и то же время.

* * *

Да, это понятно, профессор. Поскольку лампа загорается в середине вагона, свет от нее проходит одинаковое расстояние в обоих направлениях и достигает обоих концов одновременно.

А теперь представьте, что я стою снаружи, глядя на ваш поезд, едущий почти со скоростью света, в телескоп. Сквозь окно вашего вагона я наблюдаю, как свет распространяется от лампы. Поскольку поезд движется, я вижу, как конец вагона приближается к месту, где была лампа в момент ее включения. В результате свет преодолевает меньшее пространство до заднего конца вагона, чем до переднего, который удаляется от источника света.

* * *

Кажется, мы воспринимаем одно и то же явление по-разному. Это так?

Да, но важно понять, что два события, случившиеся для вас одновременно — достижение светом переднего и заднего концов вагона, — я увидел случившимися в разное время.

* * *

Это именно то, что вы имеете в виду, когда говорите об относительности времени?

Да, но это далеко не все. Позвольте привести наглядный пример. Представьте, что лампа в вагоне свисает с потолка и я поместил световой сенсор на полу вагона, прямо под лампой, чтобы он снова зажег лампу, когда свет от вспышки достигнет его. Если проделать это несколько раз, можно увидеть, что я мог бы использовать такое приспособление в качестве часов — тиканье ваших часов равно вспышкам лампы.

* * *

Вы хотели бы, чтобы каждый из наблюдателей измерил свое время, посчитав эти циклы?

Правильно. Вы как наблюдатель внутри вагона видите, как свет от лампы на потолке идет прямо вниз к сенсору. Длина пути, преодолеваемого светом, равна высоте потолка. Однако я вижу, что к моменту, когда свет достигает сенсора, сам сенсор продвинулся вперед на некоторое расстояние. Длина пути света, которую вижу я, больше той, что видите вы, поэтому для меня часы тикнут позже. Заметьте, что у нас только одни часы, но вы видите, что они тикают быстрее. Время течет для вас быстрее, когда вы двигаетесь относительно меня.