Однозначно ясно, что еще сказала бы она, добавь он к своей арифметической ошибке таинственное сообщение полушепотом: "А знаете, я вдобавок хочу предупредить вас по секрету, что мои карманные часы, - вот эти, - идут в вашем трамвае чуть–чуть медленнее, чем шли они на остановке, а наш вагон стал чуть–чуть короче, чем был, и - честное слово! - это правда" Угадывается ее уже не досадливый, а сокрушенный голос: "Ах, бедный вы мой, я как чувствовала! И чего ж они, бессердечные, пускают вас из Далльдорфа без провожатых?!" (В Лондоне кондукторша сказала бы - "из Бедлама", в Москве - "из психушки".)
Но нет, не симпатичные кондукторши, а разгневанные профессора позволяли себе говорить об Эйнштейне в этом стиле, только без сочувственного "ах!" А один из них - физик с несомненными заслугами, Нобелевский лауреат, глава института в Гейдельберге, Филип Ленард - человек с бесстрастным лицом и тускло–жестокими глазами иезуита - произносил слова куда более скверные, вдохновляя задолго до Гитлера националистическую травлю "неарийца" - создателя теории относительности. Впрочем, это было закономерно: до Эйнштейна его жертвой стал безупречный ариец Рентген, провинившийся тем, что сумел открыть лучи, которых Ленард в сходных опытах открыть не сумел, хоть и мог это сделать. Честнейшего Рентгена он обвинил чуть ли не в плагиате. Но позже фашизм вознаградил его за нацистские заслуги: в гитлеровской литературе по физике- бывала и такая! - рентгеновские лучи именовались "лучами Ленарда". В глумлении над теорией относительности от него не отставал и другой Нобелевский лауреат - Иоганнес Штарк, тоже одичавший от националистической мечты о гегемонии.
В физике принят термин "релятивистский" (от латинского корня) вместо слов "подчиняющийся теории относительности". Когорту безответственных преследователей своих физических идей Эйнштейн насмешливо называл "Антирелятивистским акционерным обществом с ограниченной ответственностью". Еще в 30–х и 40–х годах нашего века акции этого дружного общества стояли высоко, совсем упав в цене только после поражения гитлеризма…
…Из универсального постоянства скорости света математически легко выводилось, что собственная относительная скорость наблюдателей замедляет ход их часов и укорачивает их линейки. Ритм времени замедляется вообще, а масштаб расстояний уменьшается в направлении движения.
Эйнштейн вызвал бы еще более сокрушенное сочувствие берлинской кондукторши, если бы поспешил добавить: "Нет–нет, вы не слишком огорчайтесь - ширина и высота у вашего вагона те же, что были на остановке, а вот длина, как это ни печально, немножко убавилась, и снова даю честное слово - это правда!"
Когда бы в "парадоксе часов" оставшийся на Земле близнец мог наблюдать стремительно летящего на ракете брата, он увидел бы, что тот заметно сплющился в профиль. Этот эффект исчез бы только после возвращения ракеты на Землю: тогда у обоих братьев опять оказался бы один и тот же - прежний - маштаб длины, потому что теперь они опять покоились бы друг относительно друга. И ритм часов стал бы у них вновь одинаковым.
Естественно недоумение: но почему же "уплощение" близнеца–космонавта не оставило по себе реального следа, когда он вернулся из полета, а замедление времени на ракете оставило столь реальный след, что братья превратились в людей разного возраста?
Причиной тому глубокое различие между пространством и временем: в пространстве есть направления "туда" и "обратно", а во времени лишь одно направление - "туда". И возвращение близнеца–космонавта состоялось только в пространстве. А во времени то была уже другая Земля: на ней навсегда утекли 20 земных лет. Восстановился ритм часов, но само время ушло безвозвратно. Братья встретились на другом листке календаря, чем тот, на котором когда–то расстались. А в пространстве они обнялись там же - оно никуда не делось.
Гораздо серьезней другое недоумение (и оно действительно доставило теоретикам немало хлопот). Почему бы в этих рассуждениях не поменять местами близнецов? Всякое движение относительно. Так отчего бы не счесть покоящимся брата на ракете, а движущимся с громадной скоростью брата на Земле? Тогда все перевернулось бы и сохранившим свою юность оказался бы к моменту встречи земной близнец, а постаревшим на двадцать лет - близнец–космонавт. Иными словами, не иллюзия ли этот "парадокс часов"? Пришлось бы и вправду признать, что это так, если б и в самом деле близнецов можно было поменять местами. Но делать этого нельзя: Земля и ракета тут не равноправны. В движении Земли за протекшее время ничего не менялось - она двигалась с прежним постоянством. (Из–за длительности срока нужно говорить об ее полете вместе с Солнцем, оставляя без внимания ее вращение по орбите.) А ракета двигалась не только по инерции: при отлете в космос, при повороте назад, при возвращении она то ускорялась, то тормозилась - словом, переживала то, чего не переживала Земля. Потому и не равноправны истории жизни обоих братьев. И то, что можно сказать об одном, вовсе нельзя сказать о другом…
Еще один - уже знакомый - вопрос напрашивается сам собой: отчего же в прежние века никто не замечал относительности времени и пространства? Ответ тот же, что и на "нежданную шутку" возрастания массы от скорости: все дело в математическом законе замедления времени и сокращения длины.
Он, этот закон, совершенно тот же, что и для увеличения массы: пока скорости малы по сравнению со световой, эти эффекты до крайности ничтожны. Помните? Даже сверхзвуковой лайнер делается в полете массивней всего на триллионную долю своей аэродромной массы - "массы покоя". Вот так и ход часов в его кабине замедляется всего на триллионную долю земного ритма. И длина его в направлении полета убывает на ту же неощутимую долю. А что уж говорить об еле–еле ползущем трамвае?! Эйнштейн мог поклясться кондукторше, что говорит правду, правду и только правду, но не достало бы чувствительности никаких приборов для экспериментального подтверждения его правоты.
Однако когда скорость приближается к световой, все эти "шутливые уверенья" теории относительности делаются сверхсерьезными. Масса тела начинает расти неудержимо. Ритм времени замедляется неотвратимо. Длина сокращается катастрофически. Простенькие формулы - непритязательные, как в школьных задачах по алгебре, где самое сложное действие это извлечение квадратного корня, - начинают показывать картину ошеломляющих последствий. Если бы ракете можно было задать скорость, в точности равную световой, с нею произошли бы по меньшей мере три невозможных события:
- ее масса стала бы бесконечной,
- течение времени на ней прекратилось бы,
- ее длина свелась бы к нулю.
Довольно утраты времени и третьего измерения, чтобы прийти к неизбежному выводу: никакому физическому телу задать световую скорость нельзя! Приближаться к ней можно, но достигнуть ее немыслимо. Она - предел физических скоростей во Вселенной.
Не менее, если не более наглядно твердит об этом закон возрастания массы со скоростью. Даже крошечный электрон - такой невесомый в покое - стал бы бесконечно массивным, когда бы удалось разогнать его до скорости света. А на разгон требуется затрачивать энергию. И чем массивней тело, тем больше энергетические затраты. Ускорители заряженных частиц - эти динозавры техники нашего века - огромны и сложны, кроме всего прочего, потому, что ускоряемые частицы надо в них нагружать колоссальными энергиями. В синхрофазотроне Дубны ядра водорода - протоны - разгоняются до скорости, меньше чем на 1% отличной от скорости света, а для этого их надо снабдить энергией в 10 миллиардов электронвольт. Их масса при этом удесятеряется, и они становятся сравнимыми с ядрами углерода. А для запуска со скоростью света - точно со скоростью света! - хотя бы одного–единственного электрона понадобилась бы энергия бесконечная, то есть все энергетические ресурсы природы…
Решительно все доступно только в детских сказках. В этом их прелесть для взрослых - они утешают нас в осознанном бессилии противиться законам естества. Но не сказочники, а научные фантасты лишь до 1905 года- до появления 17–го тома "Анналов физики" - имели право (право неведения!) отправлять своих героев в путешествия по космосу с неограниченной скоростью. А те, кто и позднее позволял себе так фантазировать, конечно, оставались фантастами, но переставали быть научными.
Для всего, что в покое обладает массой, неограниченная скорость - миф. А как же эйнштейновские частицы света - кванты электромагнитного поля? Они ведь не призраки - они вполне ощутимо материальны. Разумеется. Но все дело в том, что у них нет "массы покоя". Она равна нулю. Это кажется противоестественным: разве не очевидно, что если у чего–нибудь материального нет никакой массы, то оно попросту не существует? Совершенно справедливо. Однако это только то и означает, что частицы света не существуют в покое. Свет нельзя ни остановить, ни ускорить! Он - воплощение вечного движения с предельно возможной скоростью относительно любых наблюдателей. И в этом своем движении частицы света - кванты энергии - обладают реальной массой. Настолько реальной, что вот ведь сумел Петр Николаевич Лебедев определить давление света.
6
Как и об эйнштейновских близнецах, обо всем этом рассказано–перерассказанно тысячи раз. И все же нередко раздается искренне недоумевающий, а то и снисходительно жалеющий тебя голос: "Как! Вы не верите, что можно двигаться быстрее света?" Точно это вопрос веры или неверия!