Куда течет река времени
Шрифт:
В приборе А. Майкельсона путь, проходимый световыми сигналами, был около 22 метров. Если считать, что скорость «эфирного ветра» такая же, как скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца, то время запаздывания сигналов А, по расчетам, должно было быть всего около трех десятитысячных миллионной миллионной доли секунды (три делить на единицу с шестнадцатью нулями).
Прибор был настолько совершенен, что позволял намерить запаздывание еще в сто раз меньшее!
Разумеется, Земля движется в эфире не только по околосолнечной орбите, но и перемещается вместе с Солнцем, со всей Солнечной системой. Поэтому направление «эфирного ветра» заранее неизвестно. Но экспериментаторы предусмотрели и это. Они заставляли свой прибор, плавающий в бассейне со ртутью, медленно поворачиваться, меняя ориентацию. Наконец, не исключена была возможность,
В 1887 году А. Майкельсон и Е. Морли опубликовали результаты серии своих точнейших измерений с этим прибором. Никакого эфирного ветра обнаружено не было. В это время А. Майкельсон писал знаменитому английскому физику Дж. Рэдею: «Эксперименты по обнаружению относительного движения Земли и эфира завершились и результат решительно отрицательный».
Полученный итог озадачил всех. А Майкельсон был явно разочарован. Многие пытались найти какие-либо дефекты в его опытах или дать иные формулировки теории мирового эфира; пытались поставить другие опыты по обнаружению эфирного ветра, в том числе и опыты в горах, где, как полагали некоторые, действие эфирного ветра должно быть заметнее. Но все было тщетно. Любые эксперименты давали отрицательный результат. Большое разочарование А. Майкельсона обернулось самым значительным триумфом его жизни. Отрицательный результат означал, что эфир никак не проявляет себя не только во влиянии на движение небесных тел, что было ясно и раньше, но и во всех опытах со светом. Значит, он является надуманной фикцией!
Но опыты Майкельсона — Морли означали не только сокрушительный удар по теории эфира. Их значение гораздо большее. По существу, в этих опытах было показано, что движение Земли никак не влияет на скорость света: она всегда остается неизменной. И полученный вывод уже не зависел от природы света.
И все же, что такое свет, если он не является колебаниями какой-то мировой среды, какого-то «эфира»?
К концу прошлого века физики уже были готовы к ответу на этот вопрос. Работами М. Фарадея, Дж. Максвелла, Г. Герца было доказано, что свет — это колебания электромагнитного поля, которое может распространяться в пространстве в виде электромагнитных волн, не нуждаясь в каких-либо средах, любых эфиров. И стало ясно, что нашему «эфиру» в природе ничто не соответствует.
Итак, свет как электромагнитные волны распространяется в пространстве без всякого эфира.
Но опыты Майкельсона — Морли и многочисленные другие показали удивительные свойства света. Оказалось, что, движется ли наблюдатель навстречу световому лучу или убегает в противоположном направлении, скорость луча относительно него не меняется! (Заметим, что уже в наше время использование лазеров позволило установить с точностью до 0,03 миллиметра в секунду, что скорость света не зависит от скорости источников.) Это было тогда совершенно необъяснимо. Ведь ясно же, что если по дороге идет автомобиль со скоростью 60 км/ч, и я, как наблюдатель, еду на другом автомобиле ему навстречу с той же скоростью, то по отношению ко мне первый автомобиль приближается со скоростью 120 км/ч. Это действительно так. В данном примере скорости просто складываются. Но вот если один автомобиль заменить световым сигналом, то ответ будет другим! Скорость сближения со световым сигналом не меняется при изменении движения наблюдателя.
Уже в середине нашего века известный польский физик Л. Инфельд писал: «Знаменитый эксперимент Майкельсона — Морли… доказал окончательно, что нет разных скоростей света! Они одинаковы во всех направлениях, и их значение есть с, скорость света, которая весьма странным образом остается сама собой, всегда постоянной, всегда неизменной.
Для механиста результат катастрофический».
Да, это был сокрушительный удар по старым представлениям. Как оказалось позже (и мы об этом будем говорить в последующих главах), опыты А. Майкельсона продемонстрировали, по существу, неизбежность того, что свойства пространства и времени меняются при движении с очень большими скоростями.
Это открытие, означавшее научную революцию в естествознании, было сделано в 1905 году А. Эйнштейном.
БЕГ
Здесь мы начинаем рассказ о великих достижениях науки, относящихся к нашему, XX веку. Пожалуй, удивительнейшее открытие было сделано в самом начале его А. Эйнштейном, создавшим так называемую теорию относительности. Он показал, что никакого «абсолютного времени», никакой единой неизменной реки времени, совершенно одинаково несущей в себе все события Вселенной, не существует.
«Величайшим открытием Эйнштейна, составившим не только краеугольный камень теории относительности, но и поворотный пункт в общем физическом и философском понимании проблемы пространства и времени, было открытие того, что абсолютного времени в действительности нет», — писал академик А, Александров.
Время, очевидно, проявляет себя как река с неизменной скоростью только в привычных нам условиях сравнительно медленных движений и не очень больших энергий взаимодействий. В других — непривычных — условиях свойства времени иные! Поговорим об этом подробнее.
Открытие относительности времени содержится в созданной А. Эйнштейном в 1905 году теории относительности. Об А. Эйнштейне написано много книг, наверняка больше, чем о каком-либо другом физике. Этому было несколько причин. Мы приведем здесь мнение известных ученых, лично знавших его, и высказывания самого А. Эйнштейна, которые помогут хоть в малой степени создать образ этого человека и выявить истоки его огромной популярности.
Прежде всего, конечно, он был величайшим исследователем, и открытия его касались самых загадочных свойств времени и пространства. Загадочность всегда влечет к себе тех, кто хочет хоть сколько-нибудь серьезно поразмыслить о мире, о сущности бытия (и кто находит в себе силы уделить время для этого в вечной сутолоке жизни). Советский физик-теоретик академик И. Тамм писал о нем: «Эйнштейн, которого Ленин назвал одним из великих преобразователей естествознания, по праву сопоставляется с Ньютоном. Это сопоставление справедливо, по-моему, не только в том смысле, что Ньютон и Эйнштейн знаменуют собой вершины человеческих достижений в познании природы, вершины, доминирующие над 300-летним периодом развития точных наук и непосредственно перекликающиеся друг с другом на этом громадном расстоянии. Эйнштейна и Ньютона можно, по-моему, сопоставить и в том смысле, что Ньютон заложил основы современного естествознания, а творение Эйнштейна — теория относительности — увенчало собой здание классической физики».
К физическим открытиям А. Эйнштейна мы еще вернемся. Но как бы велики ни были эти открытия, они не могут полностью объяснить всемирную славу его, причем слава эта устойчиво держится на протяжении всего XX столетия. Последнее обстоятельство особенно удивительно, так как в наше время переменчивая мода чуть ли не ежедневно порождает новых кумиров.
Все дело еще и в личности А. Эйнштейна. Писатель В. Каверин как-то заметил: «Я выше всего ценю в людях доброту и мужество. Вероятно, сочетание этих черт и делает человека порядочным. Эти два качества должны определять его нравственную позицию».
Наверное, приведенные слова точно характеризуют суть понятия — хороший человек. Очень нелегко на протяжении жизни выдержать испытания на эти два, казалось бы, таких простых и ясных критерия. Далеко не каждому это удается, а некоторые, увы, к этому и не стремятся.
А. Эйнштейн был добрым и мужественным. Доброта его, по свидетельству хорошо его знавших ученых, исходила от его необыкновенно ясного ума и не была подвержена необдуманным порывам чувств и эмоций. Он помогал очень многим людям. Особенно его заботили судьбы ученых, подвергнутых гонениям в Германии после прихода к власти Гитлера. Польский физик Л. Инфельд пишет: «Никогда в жизни не приходилось мне наблюдать столько доброты, совершенно оторванной от какого-либо чувства. Хотя только физика и законы природы вызывали у Эйнштейна подлинные эмоции, он никогда не отказывал в помощи, если находил, что нужно помочь, и считал, что эта помощь может быть эффективной. Он писал тысячи рекомендательных писем, давал советы сотням людей, часами беседовал с сумасшедшим, семья которого написала Эйнштейну, что он один может помочь больному».