Теория относительности для миллионов - страница 13

Через десять минут после получения сигнала этот астроном чихает. Специальная теория относительности позволяет нам сказать, также без всяких ограничений, что астроном чихнул после того, как был послан сигнал с планеты X.

Предположим теперь, что в какой-то момент времени в течение тех 10 лет, когда радиосигнал находился на пути к Земле (скажем, за 3 года до того, как сигнал был получен), астроном упал со своего радиотелескопа и сломал ногу. Специальная теория не позволяет нам сказать без ограничений, что он сломал ногу раньше или позже, чем был послан сигнал с планеты X.

Доказательство состоит в следующем. Наблюдатель, покидающий планету X в тот момент, когда посылается сигнал, и движущийся к Земле с малой скоростью, если ее измерять по отношению к Земле, найдет (согласно своим измерениям времени), что астроном сломал ногу после того, как был послан сигнал. Конечно, он прибудет на Землю через много времени после получения сигнала, возможно, через столетия. Но когда он вычислит дату посылки сигнала согласно своим часам, она будет более ранней, чем дата, когда астроном сломал ногу. Другой наблюдатель, который также покидает планету X в тот момент, когда посылается сигнал, но летит со скоростью, близкой к скорости света, найдет, что астроном сломал ногу до того, как был послан сигнал.

Вместо того чтобы затратить столетия на свое путешествие, он сделает его, скажем, немного больше, чем за 10 лет, если измерять время на Земле. Но вследствие замедления времени в быстро движущемся космическом корабле космонавту в этом корабле будет казаться, что он проделал свое путешествие всего лишь за несколько месяцев. На Земле ему скажут, что астроном сломал ногу немногим более 3 лет назад. Согласно часам космонавта сигнал был послан несколько месяцев назад. Он сделает вывод, что нога была сломана за несколько лет до того, как сигнал ушел с планеты X.

Бели бы космонавт летел так же быстро, как свет (разумеется, это только допущение, в действительности невозможное), его часы совсем бы остановились.

Ему бы казалось, что перелет произошел мгновенно.

С его точки зрения, оба события, посылка сигнала и его получение, были бы одновременными. Все события, произошедшие на Земле в течение 10 лет, казались бы ему случившимися ранее, чем был послан сигнал. Но согласно специальной теории не существует «выделенной» системы отсчета: нет никаких оснований предпочесть точку зрения одного наблюдателя, а не другого. Вычисления, проведенные быстро летевшим космонавтом, столь же законны, столь же «истинны», как и вычисления, проведенные медленно летевшим космонавтом. Нет универсального, абсолютного времени, к которому можно было бы обратиться, чтобы установить различие между ними.

Это разрушение классического понятия абсолютной одновременности является, без сомнения, самым «прекрасным неожиданным» аспектом специальной теории. Ньютон считал само собой разумеющимся, что одно универсальное время течет во всем космосе.

Так же считали Лоренц и Пуанкаре. Именно это помешало им открыть специальную теорию раньше Эйнштейна. Гениальность Эйнштейна позволила ему понять, что теория не может быть сформулирована исчерпывающим, логически последовательным образом без полного отказа от понятия универсального космического времени.

Имеются, говорил Эйнштейн, только местные времена. На Земле, например, каждый летит в пространстве с одной и той же скоростью: следовательно, все часы показывают одно и то же «земное время».

Местное время такого типа для движущихся объектов, подобных Земле, называется «собственным временем» данного объекта. Все еще имеются абсолютные «до» и «после» (очевидно, ни один космонавт не может умереть до своего рождения), но, когда события разделены большими расстояниями, имеются продолжительные временные интервалы, в пределах которых невозможно сказать, какое из двух событий произошло раньше или позже другого. Ответ зависит от движения наблюдателя по отношению к этим двум событиям. Разумеется, решение, полученное одним наблюдателем, столь же «истинно», как и другое решение, полученное другим наблюдателем. Все это с железной логикой следует из двух основных постулатов специальной теории.