T.Redzhe "Etyudy o Vselennoi", Mir/NiT<< 1.1. Otnositel'nost':... | Oglavlenie | 1.3. Svet i gravitaciya >>
1.2. Paradoks bliznecov
Budet pouchitel'no proanalizirovat' teper' bolee detal'no kazhushiisya paradoks chasov (ili bliznecov), o kotorom my uzhe upominali. On dolgie gody sluzhil lyubimym kon'kom antirelyativistov. Rezul'taty segodnyashnih eksperimentov neoproverzhimo svidetel'stvuyut o spravedlivosti special'noi teorii otnositel'nosti, i paradoks bliznecov poetomu sohranyaet nemalovazhnoe pedagogicheskoe znachenie.
Paradoks osnovan na yavlenii rastyazheniya vremeni. Dvizhushiesya otnositel'no nas chasy pokazhut zamedlennoe vremya v sootvetstvii s formuloi, svyazyvayushei vremya i skorost' ih dvizheniya. Pri priblizhenii k skorosti sveta chasy budut prakticheski kazat'sya ostanovivshimisya. Pod chasami my ponimaem ne tol'ko budil'nik, stoyashii na stole, no v obshem sluchae lyubuyu fizicheskuyu sistemu, kotoraya sovershaet povtoryayushiesya dvizheniya. Esli by my mogli nablyudat' za astronavtami v kosmicheskom korable, udalyayushemsya ot nas so skorost'yu 240000 km/s (4/5 skorosti sveta), to my by uvideli, chto ih dvizheniya zamedlenny: chtoby prodvinut' strelku na tri minuty, ih chasam potrebovalos' by pyat' nashih minut.
Mozhno predstavit' sebe korotkii nauchno-fantasticheskii rasskaz ob istorii, proisshedshei s brat'yami-bliznecami Timom i Tomom. Tim otpravilsya k Al'fe Centavra, a Tom ostavalsya na Zemle. Rasstoyanie do Al'fy Centavra vyrazhaetsya krugloi cifroi v 4 svetovyh goda. Pri skorosti 240000 km/s na puteshestvie tuda, kak pokazalos' Tomu, potrebovalos' tochno pyat' let, i eshe pyat' let ushlo na obratnyi put'; Timu zhe pokazalos', chto na ves' put' ushlo vsego shest' let: deistvitel'no, chasam Tima potrebovalos' pyat' chasov vremeni Toma, chtoby prodvinut'sya vsego na tri. V rezul'tate, vernuvshis' domoi, Tim okazalsya na chetyre goda molozhe, chem ego brat.
Putanica voznikaet totchas, kogda bliznecy menyayutsya rolyami; v samom dele, stol' zhe spravedlivo utverzhdenie, chto Tom s tochki zreniya Tima udalyaetsya i chto ego chasy pokazhutsya Timu otstavshimi rovno na stol'ko zhe. Sledovatel'no, Tim po vozvrashenii vrode by dolzhen uvidet' bolee molodogo Toma. Poskol'ku podobnyi eksperiment v principe mozhet byt' vypolnen, yasno, chto iz dvuh otvetov tol'ko odin mozhet byt' veren (ili, kak utverzhdayut nekotorye nedobrozhelateli, ni tot ni drugoi), i nashi rassuzhdeniya oshibochny.
Oshibka deistvitel'no imeetsya, no ee trudno vyyavit'. Delo v tom, chto vozrast brat'ev nado sravnivat' v odin i tot zhe moment vremeni, no v teorii otnositel'nosti otsutstvuet universal'noe ponyatie odnovremennosti. Dva sobytiya, kotorye proishodyat odnovremenno s tochki zreniya Toma, vovse ne kazhutsya odnovremennymi Timu, i naoborot. Pri malyh skorostyah, k kotorym my privykli, etot effekt takzhe imeet mesto, no my ego ne zamechaem. Predstavim sebe na zheleznodorozhnoi stancii dva svetil'nika, rasstoyanie mezhdu kotorymi odin kilometr, i pust' oni zazhigayutsya odnovremenno. Dlya passazhirov poezda, pribyvayushego na stanciyu, eti dva sobytiya ne sinhronny, no oni razdeleny vo vremeni vsego na neskol'ko trillionnyh dolei sekundy. Effekt edva uvelichivaetsya pri uvelichenii skorosti poezda i rasstoyaniya mezhdu svetil'nikami. Ocenennyi zhe primenitel'no k astronavtu Timu, on stanovitsya ves'ma sushestvennym i dolzhen byt' prinyat vo vnimanie.
No vot proshlo pyat' let ot nachala puteshestviya, i Tom zayavil: "Moi brat tol'ko chto dostig Al'fy, i seichas v ego puteshestvii proizoidet "reshitel'nyi povorot"; emu zhe kazhetsya, chto proshlo tol'ko tri goda". Tom byl prav.
Tim zhe po pribytii na Al'fu vyskazalsya inache: "Dlya menya proshlo tri goda, a moemu bratu kazhetsya, chto proshlo vsego tri pyatyh etogo sroka, t.e. nemnogo men'she dvuh let". I Tim takzhe byl prav.
Klyuch k razgadke paradoksa kroetsya v vyrazhenii "v odin i tot zhe moment vremeni", kotoroe bol'she ne imeet universal'nogo znacheniya. Dlya Toma sobytie "pribytie Tima na Al'fu" i moment vremeni, otstoyashii ot nachala puteshestviya na pyat' let, odnovremenny. Dlya Tima zhe moment pribytiya na Al'fu sovpadaet s bolee rannim momentom vremeni Toma, nastupivshim vsego lish' spustya devyat' pyatyh goda.
Ot skorosti udaleniya kosmicheskogo korablya zavisit, kakoi imenno moment vremeni Toma yavlyaetsya sinhronnym s zadannym momentom vremeni Tima. Esli dvizhenie korablya zamedlitsya, to proizoidet smeshenie vpered sinhronnogo momenta vremeni Toma. Kogda zhe korabl' povernet, chtoby otpravit'sya v obratnyi put', eto smeshenie uvelichitsya, poka k koncu puteshestviya ono opyat' ne dostignet devyati pyatyh goda. "Reshitel'nyi" povorot kosmicheskogo korablya s Timom na bortu pribavlyaet gody k vozrastu Toma i privodit k ego stremitel'nomu stareniyu. Sam zhe Tom ne izmenyal napravleniya svoego dvizheniya, i poetomu Tim ostalsya molodym. Vzaimootnosheniya mezhdu bliznecami ne yavlyayutsya bol'she simmetrichnymi, tak kak odin iz nih vynuzhden byl tormozit' i razgonyat'sya; rassmatrivaemaya sistema ne yavlyaetsya "inercial'noi", i special'naya teoriya otnositel'nosti k nei neprimenima. Takim obrazom, podlinnogo paradoksa ne sushestvuet.
Nash primer yasno demonstriruet predely primenimosti special'noi teorii otnositel'nosti: popytki opisat' s ee pomosh'yu otnositel'nye dvizheniya, ne yavlyayushiesya ravnomernymi, obyazatel'no privodyat k protivorechiyam.
Vo mnogih nauchno-fantasticheskih proizvedeniyah neodnoznachnost' techeniya vremeni predstavlyaetsya v dramaticheskih tonah s pomosh'yu vydumannyh seansov radio- ili telepaticheskoi svyazi. Posmotrim, v chem zaklyuchayutsya bedy oboih podhodov.
Pust' dlya razgovora ispol'zuyutsya radiovolny. Otpravlennye s Zemli, oni dostigayut kosmicheskogo korablya s opozdaniem, kotoroe rastet s uvelicheniem proidennogo rasstoyaniya. Iz-za takogo rastyazheniya vremeni, ili iz-za zaderzhki signala, razgovor budet kazat'sya zamedlennym. Signal okazhetsya "rastyanutym" v tri raza. Signaly, otpravlennye s Zemli v techenie pervogo goda s momenta nachala puteshestviya, budut pribyvat' na korabl' v techenie treh let, chto sootvetstvuet vremeni puteshestviya do Al'fy. Esli korabl' povernut' nazad, to rastyazhenie signala prevratitsya v szhatie, i vse tri goda obratnogo puti na korable budut sobirat'sya peredachi posleduyushih devyati zemnyh let. Esli soobsheniya posylaet Tim, to Zemle potrebuetsya devyat' let dlya prinyatiya signalov, poslannyh s korablya na puti k Al'fe, i vsego odin god dlya prinyatiya signalov s obratnogo puti.
Peredacha soobshenii po radio stanovitsya bessmyslennoi: soobshenie, poslannoe Tomom spustya chetyre mesyaca posle nachala puteshestviya, dostignet Tima, kogda tot uzhe provedet v polete celyi god. Tim otvetit nezamedlitel'no, no otvet pridet na Zemlyu cherez tri goda posle otpravleniya. Tak chto v rasporyazhenii Toma budet dostatochno vremeni dlya razmyshlenii i dlya togo, chtoby poest' spagetti.
Chtoby oboiti medlitel'nost' radiovoln, pisateli-fantasty prizvali na pomosh' telepatiyu. Myslyam zhe polozheno imet' beskonechnuyu skorost'. Poetomu signaly, podannye Tomom, dohodyat do Tima "mgnovenno". Dopustim dlya primera, chto po proshestvii pyati let Tom reshil vyyasnit' u Tima, deistvitel'no li tot pribyl na Al'fu. Tim otvechaet polozhitel'no, ispol'zuya tu zhe sistemu svyazi, i ego otvet dostigaet Toma tozhe "mgnovenno". No beda sostoit v tom, chto togda Tom poluchit otvet ran'she, chem otpravit zapros, a imenno cherez devyat' pyatyh goda posle nachala puteshestviya. My zdes' stolknulis' s ves'ma nepriyatnoi situaciei, kotoraya voznikaet vsyakii raz, kogda signal kak budto imeet skorost', prevyshayushuyu skorost' sveta. No etu skorost' prevysit' nikak nel'zya – ona ostaetsya nepreodolimoi stenoi i istochnikom plohogo nastroeniya teh pisatelei-fantastov, kotorye obrashayutsya k giperprostranstvu, k raznym prokolam v prostranstve, chernym dyram, preobrazovatelyam materii i ko vsyakoi drugoi chertovshine, chtoby hot' kak-to oboiti neudobnoe postoyanstvo skorosti sveta. Sredi razlichnyh ulovok oni pribegayut i k pomoshi spasitel'nyh tahionov – chastic, letyashih yakoby bystree sveta.
Nikto nikogda ne videl ni odnogo tahiona; esli i mozhno rodit'sya tahionom, to stat' im nel'zya. No dazhe esli by tahiony i obnaruzhili, pol'zy ot etogo bylo by malo. Stena skorosti sveta nepreodolima takzhe i s obratnoi storony, i poetomu tahion ne smog by zamedlit'sya i ostanovit'sya. Chto eshe huzhe, nel'zya bylo by razlichit' moment prihoda i vremya otpravleniya tahiona sposobom, ne zavisyashim ot nablyudatelya. Esli by Tom vystrelival tahiony iz ruzh'ya, kak v priklyuchencheskom fil'me "Zvezdnye voiny", to vpolne moglo by okazat'sya, chto Tim videl, kak tahiony pronosyatsya v obratnuyu storonu i stremitel'no vletayut v dulo ruzh'ya. Dobavim ko vsemu etomu nemyslimye uslozhneniya matematicheskogo apparata teorii, i stanet ponyatno, pochemu ideya tahionov ne imela uspeha.
Tem ne menee trudno predstavit' sebe, chtoby hudozhestvennyi vymysel oboshelsya bez chego-nibud' sverhsvetovogo (t.e. peremeshayushegosya so skorost'yu, bol'shei skorosti sveta), i, v sushnosti, kolossy tipa teh, chto pokazany v "Zvezdnyh voinah", tak zhe zanimatel'ny, kak i privychnye uzhe "kosmicheskie dilizhansy", pronosyashiesya so skorost'yu okolo 10 svetovyh let v chas.
<< 1.1. Otnositel'nost':... | Oglavlenie | 1.3. Svet i gravitaciya >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Galileo Galilei - solnechnaya sistema - kosmogoniya - astrofizika - Obshaya teoriya otnositel'nosti - elektroslaboe vzaimodeistvie - elementarnye chasticy
Publikacii so slovami: Galileo Galilei - solnechnaya sistema - kosmogoniya - astrofizika - Obshaya teoriya otnositel'nosti - elektroslaboe vzaimodeistvie - elementarnye chasticy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
