Мир приключений, 1961 (№6)

Вот, например, вы бросаете из окна вагона мчащегося поезда вертикально вниз какой-нибудь предмет. Вам кажется, что он полетит вниз по прямой (если не учитывать сопротивления воздуха), тогда как стрелочник с неменьшим основанием может утверждать, что брошенный вами предмет летит по параболе. Кто же прав, вы или стрелочник? Нетрудно сообразить, что оба правы, каждый по-своему. По отношению к поезду предмет летит по прямой, по отношению к полотну железной дороги — по параболе.

«Ну, а на самом деле, — спросит читатель, — по какой же кривой летит предмет?»

А что значит — «на самом деле»? В этих словах заключена предвзятая идея о том, что предмет может двигаться только по какой-нибудь одной кривой. Но это все равно, как если бы кто-нибудь взялся доказать, что данное тело только движется или только покоится. Его попытка обречена на неудачу: всегда можно спросить, по отношению к чему, к какому телу рассматривается движение или покой, а тогда сразу станет ясно, что речь идет (и может идти) только об относительном движении.

Запомнив принцип относительности Галилея, обратимся теперь к другому, менее очевидному, но столь же бесспорному факту.

Представьте себе плывущий по морю корабль, на капитанском мостике которого, в точности посередине между носом корабля и его кормой, укреплен колокол. Капитан ударяет в колокол. Где раньше услышат его звук: на корме корабля или на его носу?

Произведем несложные расчеты. Предположим, что корабль движется со скоростью 30 км/час, а его длина равна 60 метрам.

Известно также, что звук распространяется в воздухе со скоростью 340 м/сек.

При движении звука в сторону кормы его скорость складывается со скоростью корабля — матрос, стоящий на корме, движется навстречу звуку. Поэтому звук от колокола на капитанском мостике дойдет до него за 0,08 сек. Наоборот, нос корабля движется вперед со скоростью 30 км/час — звук, догоняя его, дойдет до носа корабля за 0,09 сек.

В конце прошлого века физики были убеждены, что свет во многом похож на звук.

Если звуковые волны распространяются в воздухе, то, по их мнению, световые колебания совершаются в особой, всепроникающей среде — «мировом эфире». Тем удивительнее оказались результаты эксперимента, произведенного американским физиком Майкельсоном в 1881 году.

Идея его опыта весьма проста. Известно, что Земля, обращаясь вокруг Солнца, несется в мировом пространстве со скоростью около 30 км/сек. Допустим, что мы хотим измерить скорость света двух звезд относительно Земли. Одна из них находится в той точке неба, куда движется в данный момент наша планета, а другая — в прямо противоположной точке. Тогда скорость света первой звезды сложится со скоростью Земли, и в результате относительно Земли свет от первой звезды должен двигаться со скоростью 300 030 км/сек, тогда как от второй звезды лучи света дойдут до Земли со скоростью 299 970 км/сек.

Разница в скоростях, конечно, небольшая. Но в распоряжении Майкельсона был такой точный прибор (интерферометр), который мог уверенно зафиксировать даже гораздо меньшее различие.

Тем не менее, после весьма тщательно проведенного эксперимента Майкельсон пришел к парадоксальному выводу: скорость света в любых ситуациях всегда остается постоянной, равной 300 000 км/сек.

Сколько ни искали впоследствии ошибок в измерениях Майкельсона, сколько раз ни повторяли его знаменитый опыт, результат не изменился — скорость света действительно оказалась мировой константой, то есть не меняющейся ни при каких условиях, постоянной величиной.

Этот факт, эта коренная особенность мира и была взята Альбертом Эйнштейном в качестве второй основы теории относительности.

Признание двух принципов — принципа относительности покоя и равномерного прямолинейного движения и принципа постоянства скорости света — не есть выражение симпатии, вкуса того или иного ученого. Эти принципы проверены всей практикой человечества, они являются краеугольными камнями современной науки, и отрицание их равносильно невежеству.

Но если дело обстоит именно так, то тогда легко из указанных двух принципов получить как следствие некоторые парадоксальные выводы о свойствах времени.

Сущность сложных явлений лучше всего уясняется на простых примерах. Пусть эти примеры несколько отвлеченны, даже искусственны. Но зато суть дела видна в таких случаях куда яснее, чем при рассмотрении реального, подчас очень сложного явления.

Представим себе абстрактный поезд, мчащийся куда-то с фантастической скоростью — 240 000 км/час. Заставим его, в отличие от реальных поездов, двигаться прямолинейно и равномерно. Допустим, что в середине одного из вагонов поезда имеется источник света, по команде посылающий лучи света на заднюю и переднюю дверь вагона.