уменьшившимися (точнее, сплющившимися вдоль оси движения). Быстрота «течения времени», ход часов соответственно замедляется.
Но все это принципиально в корне отличается от тех фиктивных «сокращений» и «замедлений» по Лоренцу — Фицджеральду, о которых говорилось раньше. Те эффекты, которые искал Лоренц, должны были разыгрываться в эфире и в абсолютных (не существующих в природе) пространстве и времени. Явления, же изменения длин и времен, открытые Эйнштейном, имеют совершенно иной физический смысл. Они возникают в процессе движения каждого тела лишь по отношению к тем материальным «площадкам», которые покоятся относительно данной.
Разберем этот вопрос более подробно, учитывая, что именно здесь находится «сердце» новой механики Эйнштейна и ключ к ее пониманию.
Во-первых, существенно то, что законы эйнштейновской механики управляют движением не изолированных тел (существующих лишь в крайней абстракции), а предметов, движущихся относительно друг друга, то есть механически между собой связанных. Уже одно это обстоятельство делает картину мира, рисуемого теорией относительности, более точным снимком, слепком с объективной действительности, нежели картина мира ньютоновской механики. И, во-вторых, это позволяет рассеять сомнения, возникающие порой при начальном ознакомлении с эйнштейновской теорией. Подлинно ли реальны «релятивистские»[18] эффекты пространства и времени? Не являются ли только кажущимися те изменения длин и времен, с которыми имеет дело теория? Ведь они возникают в зависимости от «точки зрения» и исчезают при перемене этой последней?
Ответ ясен: бесспорно, все указанные изменения вполне реальны, но они касаются не одного изолированного материального предмета, а возникают в рамках связи двух или большего числа тел. Неверно, другими словами, утверждать, что равномерно и прямолинейно перемещающееся. тело укорачивается вследствие факта своего движения. Но будет правильно сказать, что в системе двух взаимно-перемещающихся тел все пространственные размеры[19] (и все интервалы времени) меняются в зависимости от того, к какой из двух «площадок» соотносится движение.
В природе, кстати говоря, можно найти немало примеров величин, чье реальное значение возникает лишь в рамках взаимосвязи тел. Вот, скажем, угловой поперечник лунного диска на небе. Этот поперечник (как и сам диск) существует лишь постольку, поскольку Луна «просматривается» с какого-то другого небесного тела (будь, то с Земли или с ракеты-звездолета). Чем ближе подлетит ракета к земному спутнику, тем большую часть ее неба займет лунный диск. И все это будет происходить совершенно независимо от того, находятся или нет на ракете пассажиры с их зрительными приборами, ощущениями и т. д. Или возьмем полные затмения Солнца (зависящие от случайного совпадения угловых диаметров солнечного и лунного дисков на земном небе). Никто не сомневается, что затмения реально происходят и происходили на Земле и тогда, когда на ней не было ни людей, ни живой материи. С другой же стороны, если бы расстояния между небесными телами в системе Солнце — Земля — Луна были иными, тогда затмения[20] вообще стали бы невозможными!
Все, что сказано о реальности изменений углового поперечника материальных предметов, в еще более широком смысле верно и для таких коренных форм бытия материи, как «собственные» размеры и временные интервалы движущихся тел.
Итак, вместо «единого» пространства и «единого» времени, распростертых вне и над материей, налицо столько объективно-реальных «пространств» и столько «времен», сколько существует движущихся материальных тел! В рамках этой новой картины изменился немедленно и закон сложения скоростей тел. Стало невозможным складывать скорости так просто, как складывается, скажем, скорость лестницы эскалатора со скоростью пешехода, шагающего по ней. Закон сложения скоростей в новой механике оказался более сложным, чем в старой. Скорость света при этом заняла особое положение: постоянной[21] и не суммируемой с другими скоростями величины. Она расшифровалась, кроме того, как предельная скорость в области равномерных и прямолинейных перемещений тел.
Весь клубок противоречий, столь безнадежно запутавшийся к концу столетия, оказался после этого приведенным в полную ясность. Странный результат опыта Физо, например, расшифровался в совершенном согласии с новой формулой сложения скоростей: если произвести расчет по этой формуле, то скорость света (в движущейся воде) относительно трубы как раз получится на 40 процентов большей, чем та же скорость по отношению к воде. Нулевой результат опыта Майкельсона точно так же получал исчерпывающее объяснение: отсутствие запаздывания в точке встречи двух световых пучков обязано тут не чему иному, как замедлению хода часов и «сплющиванию» отрезков пути, проходимого лучом света вдоль линии движения Земли. Это «сокращение» длины пути и замедление течения времени как раз и обеспечивают единовременный приход двух пучков света к точке финиша.
Скорость же света во всех случаях остается постоянной.
Разъясняя своим читателям этот последний закон, Эйнштейн отмечал, что двигаться с быстротой света, согласно новой механике, могут только волны (и частицы) самого света. Быстрота всех прочих материальных объектов может лишь неограниченно приближаться к этой скорости, но никогда ее не достигать. (Тело, движущееся со скоростью света, «сплющилось» бы в «блин» с нулевой толщиной — случай, немыслимый в реальности! Время для такого тела остановилось бы вовсе — положение, опять-таки говорящее о недостижимости быстроты света.)
Все эти обстоятельства, к слову сказать, сразу же заставляли вспомнить о воображаемом случае, над которым задумывался в юношеские годы Эйнштейн. Речь идет о фотоаппарате, мчавшемся вслед за световыми лучами с тою же скоростью (относительно Земли), что и свет. Мысленный этот опыт приводил, помнится, к абсурду, и причина, как стало ясно теперь, та, что означенный опыт противоречит новой механике. Движение со скоростью света невозможно. И больше того: с какой бы быстротой ни мчался вдогонку за светом фотоаппарат (или человеческий глаз), свет по отношению к нему будет двигаться всегда с одной и той же скоростью — 300 тысяч километров в секунду. Это вытекает из правила сложения скоростей новой механики, или — что то же самое — из закона независимости скорости света от взаимного перемещения источника и приемника. Но здесь же вступает в свои права и принцип относительности, то есть закон независимости хода физических событий от состояния движения «площадки». В самом деле. Если бы по отношению к фотоаппарату, нагоняющему световые волны, быстрота света оказалась уменьшившейся, то это означало бы, что законы световых явлений выполняются по-разному на разных движущихся «площадках». Скорость света зависела бы тогда, скажем, от быстроты ракеты-звездолета, несущей с собой фотоаппарат или любой другой приемник световых лучей! «Интуитивно, — вспоминал Эйнштейн — мне казалось ясным с самого начала, что все должно совершаться по тем же законам» (то есть независимо от того, движется приемник света вслед за светом или покоится на Земле). «Можно видеть, что в этом парадоксе уже содержится зародыш будущей теории относительности…»
Действительно, это было так, и великая теория облекла в научную плоть и кровь то, что смутно угадывалось в дни юности ученого.
Оба закона природы — принцип относительности и закон постоянства скорости света — гармонично согласовывались друг с другом, образовав гранитный фундамент теории. Математически это нашло выражение также и в том, что законы электромагнитного поля (уравнения Максвелла) оказались в рамках новой механики, полностью сохраняющими свою форму при любом переходе от одной равномерно перемещающейся «площадки» к другой. Строгое математическое доказательство этого обстоятельства Эйнштейн считал одним из самых важных достижений своей теории…
И в самом деле, это означало, что постулат относительности великого Галилея, осознанный в XVII веке только для механических явлений, оказывался теперь распространенным и на процессы электромагнетизма (а в принципе и на все физические процессы, происходящие в природе).
Повергнув вековые кумиры абсолютного пространства и абсолютного времени, новая механика, таким образом, отнюдь не погрузила картину мира в хаос зыбкой и текуче-неопределенной «относительности». Как уже говорилось, само название «принцип относительности» не вполне удачно в том смысле, что оттесняет главную суть дела, а именно: независимость законов протекания физических событий от состояния движения «площадки». Этот последний момент составлял основное стихийно-материалистическое ядро классической механики Галилея — Ньютона, и этот же аспект приобрел еще большее значение в новой
