Знание-сила, 2002 № 11 (905) - [26]
В мире Ньютона наше «сейчас» – это «сейчас» не только доя жителей одной страны или одной планеты, но также для гуманоидов нашего Млечного Пути и ефремовской туманности Андромеды.
Коллаж Ю Сарафанова
Одинаковость, абсолютность и универсальность времени в ньютоновом мире делает его почти совершенным. Быть полностью совершенным ему мешает лишь одно-единственное обстоятельство – оно не существует в действительности. Истинное время природы – иное.
Вплоть до начала XX века человечество было убеждено, что оно живет во Вселенной, где время «одно на всех», абсолютно и универсально. Затем был обнаружен удивительный факт. Оказалось, что скорость света не зависит от движения его источника и наблюдателя.
Этот факт еще и потому был удивителен, что непосредственно затрагивал представления о свойствах пространства и времени. Ведь скорость как раз и связывает между собой пространство и время непосредственно. Вот почему, когда все другие попытки как-то объяснить инвариантность скорости света оказались бесплодны, пришлось принять весьма экстравагантное, на тогдашний взгляд, предположение молодого чиновника из Цюрихского бюро патентов по имени Альберт Эйнштейн. Предположение это состояло в том, что скорость света остается постоянной, потому что часы, измеряющие момент выхода и прихода света в системе отсчета, связанной с источником, и в системе отсчета, связанной с наблюдателем, идут по-разному, если эти источник и наблюдатель движутся друг относительно друга.
Понятно, что такое предположение противоречит ньютоновому представлению о единых и одинаково идущих часах для всей Вселенной. Научное бесстрашие Эйнштейна состояло в том, что он решился на пересмотр этой фундаментальнейшей из основ всей прежней картины физического мира и довел этот пересмотр до конца, до самых радикальных выводов.
А выводы были таковы: если принять, что понятия «раньше» и «позже» не абсолютны, а зависят от того, в какой из систем отсчета находится наблюдатель, то и промежутки времени между одними и теми же событиями различны с точки зрения наблюдателей в разных системах отсчета. И то, что одновременно для одного наблюдателя, разновременно для другого. В результате некоторые события могут даже поменяться местами во времени. Событие А, которое, с точки зрения одной системы, наступает раньше, чем событие Б, с точки зрения другой системы может наступить позже.
Кроме бесстрашия и гения, Эйнштейн проявил также немалый здравый смысл, поскольку в его теории относительности такое переворачивание порядка событий во времени никогда не происходит для причин и следствий. Нив одной системе отсчета, кроме движущихся со сверхсветовой скоростью, пуля не попадает в цель раньше, чем вылетит из ружья. А движение со сверхсветовой скоростью невозможно. Скорость света, по теории относительности, – максимальная скорость движения материальных тел в природе.
Эти поразительные утверждения чуть не до наших дней вызывают недоверие у многих людей, но следует понимать, что если отказаться от выводов Эйнштейна, то придется отказаться от многого в физике, например от теории электромагнетизма, уравнения которой как раз и описывают распространение света (то есть электромагнитных волн) и тем самым лежат в основе всей «электрификации» нашей жизни – освещения, радио, телевизора, компьютера.
На первый взгляд, представляется, что «относительность времени» ведет к парадоксам. Но парадоксы эти – кажущиеся, поскольку они исчезают, как только принимается во внимание, что, согласно теории Эйнштейна, время неразрывно связано с пространством в том смысле, что относительность промежутков времени влечет за собой такую же относительность длин и расстояний. Именно эта взаимность устраняет мнимые парадоксы и делает Вселенную Эйнштейна непротиворечивой.
Отсутствие универсальных, тикающих сразу на всю Вселенную часов, а стало быть, и единой для всей Вселенной одновременности, а также единого «раньше – позже» – все это означает, в сущности, что в природе не существует никакого абсолютного, единого «сейчас».
Ньютоново четкое деление времени на прошлое и будущее, одинаковое для всей Вселенной, теперь как бы расплывается. Можно понять слова самого Эйнштейна: «Различие между прошлым, настоящим и будущим – это всего лишь иллюзия, хотя и очень упрямая иллюзия».
К счастью, все трудности эйнштейновской теории отсутствуют в нашей будничной, медленной, «ньютоновой» жизни – именно потому мы их и не замечаем. Важно, однако, помнить, что Вселенная, в которой мы живем, устроена не так, как наша будничная жизнь. Она куда сложнее. Время в ней – не равнодушно катящееся сквозь мир вселенское колесо, к которому на мгновение прилипает песчинка нашей жизни, а многоликая сущность, которая в каждом месте обретает иные свойства в зависимости от движения вещества в этом месте.
Возникает интересный вопрос: что же, и возраст Вселенной тоже различен с точки зрения разных галактик? Это было бы противоречием в определении, ведь это возраст всей Вселенной. Теория относительности отвечает на это так. Возраст Вселенной – это отрезок времени между Биг Бэнгом – Большим Взрывом – и «сейчас». Чтобы измерить этот отрезок времени, нужно в каждой галактике установить часы, неподвижные «относительно Биг Бэнга», они-то и будут в каждый данный момент показывать возраст Вселенной в этой галактике. Сам Биг Бэнг – это событие, а не что-то материальное, поэтому «неподвижно относительно него» ничего установить нельзя. Но от Биг Бэнга осталось нечто вполне вещественное – так называемое «остаточное, или реликтовое свечение». И если бы в каждой галактике, как бы она ни двигалась, были установлены часы, которые всегда были бы неподвижны относительно фона этого свечения, то все такие часы – во всей Вселенной – показывали бы один и тот же ее возраст.
