Чего не знает современная наука

Ученые выдвинули ряд остроумнейших объяснений результатам опытов Майкельсона и Морли. Стало ясно, что наши представления о многих привычных вещах, мягко говоря, неточны. Чтобы понять, в каком положении оказались физики, можно сказать, что самое простое и в то же время абсурдное для рубежа XIX–XX вв. объяснение опытов Майкельсона и Морли состояло в том, что Земля абсолютно неподвижна! Попытка спасти «эфирную гипотезу» предположением о том, что Земля увлекает за собой часть эфира, «прилипшего» к ее поверхности, оказалась несостоятельной, так как предположение это противоречило другой серии опытов. Ирландский ученый Джордж Фитцджеральд предложил считать, что эфир «давит» на тела, движущиеся сквозь него, заставляя их сжиматься, причем расчеты для тел, движущихся со скоростью света, приводили к тому, что их длина в направлении движения должна равняться нулю. Это же объяснение даже в более общем виде предложил голландец Хендрик Лоренц; в частности, по его мысли, при движении через «эфирный ветер» часы замедляют свой ход.

Эти объяснения напоминают нам сейчас попытки «искать там, где светло»: они не могли оторваться от представлений об эфире и являлись подпорками под эту гипотезу. Эйнштейн же осмелился «шагнуть в темноту» и сделать то, что потом стало чуть ли не нормой для всей физики XX в.: отбросить то, что противоречит наблюдениям, и оставшееся считать физической реальностью, несмотря на всю кажущуюся абсурдность.

Эйнштейн отказался от существования эфира, отказался от понятия абсолютного покоя, от единого времени, текущего везде и для всех с одинаковым темпом, от понятия абсолютного размера, который одинаково характеризует протяженность предмета для всех наблюдателей. Отказался от столь очевидного правила сложения скоростей: для всех, что плавал на лодке по реке, стрелял на ходу из лука или ходил по мчащемуся вагону поезда совершенно ясно, что скорость лодки складывается из скорости течения воды и скорости лодки относительно воды и т. п. Однако это оказалось не так для больших скоростей, близких к скорости света. Итак, рухнули все привычные свойства движения и покоя. А что взамен?

Во-первых, Эйнштейн ввел два основных постулата. Первый из них звучит, скорее, как философский, а не физический закон: «Не существует способа, чтобы установить, находится ли тело в состоянии покоя или равномерного движения». Этот постулат, по сути, утверждает, что абсолютного покоя не существует. Второй постулат – более физический: «Независимо от движения своего источника свет движется через пустое пространство с одинаковой скоростью». Его следствием является то, что скорость света одинакова для любого наблюдателя во вселенной.

А во-вторых, взамен прежних появились новые абсолюты, не столь очевидные в повседневности, но единственные, которые могли создать непротиворечивую картину мира. Об одном из них речь шла в предыдущем абзаце – скорость света абсолютна! Второй абсолют связывает воедино пространство и время: если каждое событие описывать четырьмя числами – тремя пространственными координатами (x, y, z) и четвертой – временем t события, то для любого наблюдателя одинаковым является пространственно-временной интервал между двумя событиями, величина которого дается формулой

s = (x² + y² + z² – c²t²) / 2,

где c – скорость света. Множество следствий из приведенных постулатов весьма экзотичны, их трудно принять обыденным сознанием (подтверждением этому служат множество дискуссий, которые ведутся в том числе и в Интернете теми, кто не дал себе труд достаточно глубоко изучить теорию относительности). Тем не менее в верности этой теории убеждают не только экспериментальные подтверждения, но и удивительной красоты принципы симметрии природы, которые встают за ней. Например, теория относительности утверждает, что в физической системе все законы действуют вне зависимости от того, движется она или покоится. Теория утверждает равноправие всех точек пространства и времени, всех направлений в пространстве, утверждает новую физическую реальность – пространство-время со своей симметрией, устанавливает связи между гравитацией и инерцией, между массой и энергией.

Многие понятия, прежде считавшиеся самостоятельными и никак между собой не связанными, в теории относительности представляются как разные грани единой реальности. Благодаря ей мир сейчас видится нами значительно более «единым», чем в классической физике, тем самым на новом уровне возрождаются представления древних культур о всеобщей взаимосвязи всего сущего.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Хаос: время перемен

Кружится разноцветная толпа. Шутки, смех, всеобщее веселье, бьющее через край… Карнавальный вихрь подхватывает, несет за собой, и ты растворяешься в нем, испытывая удивительное чувство легкости, раскрепощенности, свободы от жестких форм повседневности.

Так рисуется нам новогодний праздник. Хочется стряхнуть с себя груз проблем, забыть о них, выйти из привычной оболочки.