Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - [71]
Непреодолимый барьер на пути к скорости света – энергия движения
Для того чтобы разогнаться до скорости света, всегда не хватает энергии. Другими словами, свойства движения в нашей Вселенной таковы, что разогнаться до скорости света невозможно. Вся схема знания, выводимая из двух фундаментальных высказываний приведённых ранее, организована внутренне согласованным образом. В частности, невозможность разогнаться до скорости света получает некоторое «объяснение» – ответ на вопросы типа «Вот вы говорите, что нельзя. Но если я попробую, что мне помешает? Меня же не остановит какая-то неведомая сила?». Нет, не сила, а неограниченное возрастание энергии движения при приближении к скорости света. Это, если угодно, «обеспечительный механизм» запрета[86].
А как же тогда сам свет? Ему как удается разогнаться? На самом деле не удается. Проблема «разогнаться» для него отсутствует: он может существовать только в состоянии движения со скоростью c; он рождается в этом состоянии и никогда не останавливается[87]. Вообще, имеется два класса движения в нашей Вселенной, один «богатый», другой «скудный», хотя и с оттенком надменности:
1. Движение с разнообразными скоростями 0 ≤ v < c – от нуля и выше, но строго меньше скорости света: ничто из того, что способно остановиться относительно какого-либо наблюдателя, не может двигаться со скоростью света. При этом разные наблюдатели будут фиксировать разные скорости такого объекта. Это удел всех тел и тех элементарных частиц, про которые говорят еще, что у них ненулевая масса покоя.
2. Движение всегда и только со скоростью с, и тогда уж (вот она, надменность света!) с одной и той же скоростью относительно всех наблюдателей. В нашей Вселенной с такой скоростью путешествуют два явления: электромагнитные волны в пустоте и гравитационные волны (которые еще встретятся нам на следующих прогулках). Свет в повседневном смысле слова – это электромагнитные волны в некотором интервале длин волн. Поскольку слово «свет» намного короче, чем словосочетание «электромагнитная волна», часто говорят «свет», имея в виду электромагнитные волны в целом. В терминах же фундаментальных составляющих материи – элементарных частиц – со скоростью света обречены распространяться все те из них, у кого нулевая масса покоя, а из известных нам частиц это только фотоны («частицы света», окружающие нас повсюду) и глюоны (переносчики сильного ядерного взаимодействия, которые, однако, не распространяются свободно по Вселенной).
У света нет POV
Важное следствие: нет (не может быть!) наблюдателя, движущегося со скоростью света. У света нет того, что в кино и на телевидении называют POV (point of view, «точка восприятия»). Это тот самый гипотетический наблюдатель, размышление о котором озадачивало юного Эйнштейна: каким образом этот наблюдатель воспринимал бы свет? Видел ли бы он себя в зеркале, держа это зеркало в руке? Отвечать на эти вопросы, как оказалось, не требуется, потому что такого наблюдателя не существует. Вопрос, который мы задали чуть выше, о том, как выглядела бы световая ракета с точки зрения всех остальных наблюдателей и как выглядел бы мир с борта такой ракеты, не нуждается в ответе, потому что это вопрос о том, чего не бывает в принципе.
Километр времени – около 3,3 микросекунды
Наличие максимальной и абсолютной скорости – часть «системы», определяющей, как связаны между собой материя, энергия и движение. Скорость c = 299 792,458 км/с – это нечто большее, чем скорость некоторого конкретного явления: это мировая постоянная, выражающая неотъемлемое качество нашей Вселенной и во многом определяющая, как эта Вселенная устроена. Она, кстати, дарит нам некоторую (не побоюсь сказать, вселенскую) общность со всеми, кто, быть может, живет на какой-нибудь планете в далекой-далекой галактике: нам несложно объяснить им, с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца. Все, что требуется, – это сообщить тамошним ученым, какую долю от скорости света она составляет (примерно 0,0001). Они сами, давая интервью своим журналистам, переведут это в понятные для их публики единицы. Работает это, конечно, потому, что c – одна на всех. Заодно c – еще и способ перевода единиц измерения времени в единицы измерения пространства. Имея дело с пространством-временем, пользоваться разными единицами измерения для разных направлений в нем удобно в той же степени, как измерять длину и ширину в метрах, а высоту в футах (как быть, если вы наклонили шкаф?!).
