Эйнштейн и специальная теория относительности

Эйнштейн и специальная теория относительности

На самом деле эта возможность мгновенного перемещения между мирами рассматривается и учеными-физиками. Академик М. А. Марков развивал положения Эйнштейна о существовании замкнутых миров, теоретически обосновав идею неза-мнутых систем. Согласно его рассуждению, система становится незамкнутой, если приобретает избыточный электрический заряд. Таким образом, между ней и внешним пространством образуется своего рода тоннель, по которому возможно движение в обоих направлениях. И тогда проблема путешествия в разных измерениях становится разрешимой.

Может быть, природа сама диктует иные правила движения, когда в процесс движения вовлечен свет? – Вовсе нет. Специальная теория относительности не делает исключения для света. Все в мире подчиняется одному и тому же правилу, когда дело касается сложения скоростей. Но в то же время в нашем мире точный подсчет сложенных скоростей сделать довольно трудно. СТО формализует то, что ученые считают правилом, незначительным до тех пор, пока скорости изучаемых объектов не приблизятся к скорости света. Когда объекты начинают двигаться с этой скоростью, их относительная скорость перестает складываться напрямую. Относительная скорость не может превышать скорость света.

Эйнштейн наряду с другими учеными построил непротиворечивую математическую модель и выработал определенный взгляд на мир, который только кажется абсурдным, а на самом деле имеет глубокий смысл. Этот взгляд на мир рационален и правдоподобен, он вносит новое представление об организации Вселенной, утверждая, что все объекты, независимо от того, как они движутся, подчиняются одним и тем же физическим законам. Ученым, находящимся на быстро движущейся планете, нет нужды менять свои физические уравнения, чтобы принять в расчет свое движение. Им не нужно задаваться вопросом о том, почему их скорость оценивается как высокая. СТО говорит, что все объекты, движущиеся с одинаковой скоростью, эквивалентны.

Эйнштейн также обнаружил, что для достижения устойчивости Вселенной другие физические параметры, помимо скорости, должны подчиняться теории относительности. То, что скорости не всегда объединяются путем простого сложения, может показаться странным, но по сравнению с этим принципом другие открытые учеными физические законы могут показаться вообще фантастическими. В следующих абзацах я предложу вашему вниманию краткое объяснение некоторых из этих научных феноменов. К сожалению, не смогу привести здесь серьезной доказательной базы и заранее должен сказать, что написанное будет понятно не каждому, но надеюсь, что прочитанное не покажется вам бессмысленным.

Давайте для начала рассмотрим пример с поездами. Представьте, что в поезде, движущемся на запад, есть часы. Поскольку время движется независимо от работы часового механизма, вообразим, что часы в нашем поезде работают следующим образом: они отсчитывают секунду каждый раз, когда луч света «выстреливает» из одного зеркала и отражается в другом зеркале, расположенном параллельно. Для пассажиров поезда этот временной интервал в точности равен расстоянию между двумя зеркалами, поделенному на скорость света. И будем считать, что поезд движется со скоростью света. Если мы стоим на платформе и смотрим на приближающийся поезд, мы понимаем, что к тому моменту, как луч света в часах пройдет путь от одного зеркала к другому, второе зеркало сместится на довольно большое расстояние, поскольку находится в быстро идущем поезде (то же самое произойдет и с первым зеркалом во время того, как луч света будет приближаться к нему со стороны зеркала второго). Луч света движется в горизонтальной плоскости. Теория относительности гласит, что скорость света всегда остается постоянной, даже если свет перемещается внутри быстро движущегося поезда, поэтому время, за которое свет перемещается от одного зеркала к другому, возрастает. Мы обнаруживаем, что часы, находящиеся в поезде, идут медленнее, чем часы у наблюдателя, находящегося на платформе. Между тем пассажиры поезда не видят ничего необычного в поведении своих часов, но они видят, что наши часы (находящиеся на платформе, которая, кажется, быстро движется на восток) идут медленно.

Согласно теории относительности, относительны не только время и скорость, но и пространство. Скорость есть комбинированная мера расстояния и времени; если скорость и время относительны и если свет обладает постоянной скоростью, то расстояние тоже должно быть относительно. В самом деле, если провести эксперимент по замеру длины палки, находящейся в поезде (при этом палка должна быть повернута одним концом в направлении движения поезда), для людей, находящихся на платформе, палка будет короче, чем для пассажиров поезда. Пространство и время искажаются; они связаны вместе, поскольку скорость света постоянна.

Относительная природа времени имеет результатом интереснейший феномен – феномен «Алисы в стране чудес». События, которые совершаются одновременно в своей системе координат, оказываются отнюдь не одновременными для наблюдателей, находящихся на другой точке отсчета.

Проведем эксперимент. Разместим электронные сенсоры параллельно поезду по всему ходу его движения; каждый сенсор будет загораться красным светом только в том случае, когда первый и последний вагоны поезда будет проезжать мимо него. Таким образом, мы сможем измерить расстояние между двумя красными сенсорами, то есть между теми местами, где два конца поезда были после начала эксперимента. Мы уже знаем, что длина быстро движущегося объекта оказывается меньше, поэтому мы не удивимся, когда увидим, что расстояние между красными маркерами значительно короче, чем длина поезда, измеренная его пассажирами. Затем мы спрашиваем пассажиров поезда, что они видели, проезжая мимо сенсоров. Они отвечают, что видели, как два сенсора загорелись красным, но не в одно и то же время! Они увидели, как сенсор, установленный напротив передней части проезжающего мимо поезда, загорелся немного раньше, чем сенсор, находящийся напротив хвостовой части поезда, и поезд проехал мимо «хвостового» сенсора раньше, чем тот загорелся. То, что сторонний наблюдатель увидел бы как происходящее одновременно, пассажиры поезда увидели с временным интервалом. Поезд, который увидели сторонние наблюдатели, оказался короче, чем тот, что увидели его пассажиры. Каждый из нас имеет свое представление о длине и времени, и все мы прекрасно понимаем, почему эти представления отличаются друг от друга.

Специальная теория относительности утверждает, что все наблюдатели, независимо от того, как быстро они движутся, приходят к одному и тому же пониманию всех физических законов. Относительность описывает универсальные законы физики, верные для каждого наблюдателя, движущегося с постоянной скоростью. Общая относительность также распространяет свои законы на наблюдателей, которые ускоряют свое движение и находятся под воздействием гравитации. Время и пространство зависят от относительной скорости наблюдателя и тесно связаны друг с другом. Следствием этой тесной взаимосвязи является то, что наша Вселенная – это не трехмерное пространство, в пределах которого объекты двигаются во времени, а четырехмерное «времяпространство».

Как мы с вами увидели, общая теория относительности описывает космос как пространство, для которого не существует слова «вне». Благодаря очень краткому знакомству со специальной теорией относительности мы можем сказать, что целостность также присуща и «времяпространству», которое является ограниченным, но не имеет ничего вне себя, или, если говорить о времени, ничего до себя. Стивен Хоукинг и Джеймс Хартл, используя некоторые принципы квантовой механики, утверждали, что в момент Сотворения не только было создано пространство, но также появилось и время. Нет смысла задаваться вопросом о том, что было до Сотворения, поскольку никакого «до» не было. Вселенная вечна (не было такого времени, когда ее не существовало), хотя она имеет начало.

Фантастичность СТО состоит в том, что в ней энергия и масса тесно сплетены друг с другом. Энергия – однозначная физическая величина, мера способности работать. Энергия всегда сохраняется, то есть никогда не создается и не исчезает, она лишь меняет свою форму. Ядерная энергия превращается в кинетическую и в другие ее виды, но никуда не пропадает при этом. Энергия движущегося тела подпитывается другой энергией – например, энергией топлива. Движущееся тело обладает кинетической энергией, равной половине массы тела, умноженной на квадрат его скорости. Как мы могли видеть, скорости всегда относительны и никогда не суммируются путем простого сложения. Поэтому сохранение энергии подразумевает, что масса должна увеличиваться соответственно, так оно и происходит. Масса объекта быстро увеличивается, когда скорость объекта приближается к скорости света. Например, если вы ударите ногой по мячу (то есть придадите ему энергии), мяч устремится вперед, но если он и так уже движется со скоростью, близкой к скорости света, он не сможет полететь быстрее, даже если вы сообщите ему дополнительную энергию, поэтому энергия вашего удара будет способствовать увеличению массы мяча. Благодаря этому феномену Эйнштейн пришел к своему знаменитому умозаключению об эквивалентности энергии и массы: Е = mc2 (где c обозначает скорость света). Поскольку масса объекта увеличивается, требуется пропорционально большее количество энергии, чтобы продолжить ускорение объекта и чтобы в конечном итоге объект приблизился к скорости света (достичь ее невозможно).

Конечно, подобная теория не проста для восприятия. Экстраординарным кажется и мнение известного астрофизика Фреда Хойла:

Люди – всего лишь пешки в огромной игре, проводимой чуждым нам разумом, контролирующим каждый шаг человечества. Этот разум происходит из другой Вселенной с пятью измерениями, его законы физики и химии полностью отличаются от наших. Он научился раздвигать барьеры времени и пространства, ограничивающие нас. Сверхразумные существа иного мира настолько отличаются от нас, что представляется совершенно невозможным понять и описать их человеческими понятиями. Эти существа находятся повсюду—на земле, в небе, в море… Они находятся здесь несчетное количество столетий и, возможно, контролируют эволюцию человечества.

* * *

Итак, очевидно, что для описания феномена НЛО не годятся земные способы. Они подошли бы, если бы мы имели дело с явлениями известного нам материального мира. Скажем, если бы «зеленые человечки» были обитателями Марса или Венеры – в общем, любой известной нам области Вселенной. Однако же это существа принципиально иного плана. Тем не менее мы можем их воспринимать. Почему? Мы уже упоминали о том, что внешность уфонавтов «копирует» человеческие образцы. Любопытно и то, что НЛО меняли свой внешний вид в разные периоды истории человечества. Поэтому неудивительно, что облик неопознанного летающего объекта 500-летней давности и современный отличаются друг от друга. Ведь изменилось и человеческое мышление – мы отказались от религиозно-мистического взгляда на мир и повернулись лицом к науке.

Стоит ли удивляться тому, что форма, которую принимают НЛО, соответствует техническим возможностям определенного исторического периода. И если в 40-х годах ХХ века вид «летающей тарелки» казался странным, но в принципе возможным (принимали же ее за нацистское сверхоружие), то в конце Х1Х – начале ХХ века внешняя форма наблюдаемых тарелок также не вызвала особых вопросов. Так, конец позапрошлого столетия ознаменовался появлением объектов, напоминающих воздушные шары или дирижабли, а в начале прошлого века очевидцы нередко наблюдали загадочные «аэропланы». Характерно не только то, что формы НЛО учитывают этапы технического прогресса, но и то, что они принимают во внимание особенности психологического восприятия людей. Однако зачем все эти фокусы?

Некоторые исследователи НЛО полагают, что у странных существ есть особый интерес к нашей планете. Наиболее радикальные даже подчеркивают, что развитие человечества происходит под их непосредственным воздействием и контролем. А то, что делается это в скрытой форме, и объясняет своеобразную мимикрию НЛО под исторический период человеческой эволюции.

Конечно, далеко не все ученые разделяют эту точку зрения. Многие, наоборот, хотят рассматривать феномен неопознанных летающих объектов как явление, не имеющее никаких взаимосвязей с ситуацией на Земле – как чистую экспериментальную модель. Впрочем, все больше специалистов склоняются к мысли, что таинственных пришельцев нельзя изучать изолированно от процессов, протекающих в нашей современной исторической ситуации. Можно даже выделить два полярных мнения по этому вопросу.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.