Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности...

^ Часть II. Проблема Места, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ Глава 2. Место, время и взор наблюдающего
В июне 1905 г. двадцатишестилетний Альберт Эйнштейн послал в германский журнальчик Annalen der Physik статью, в какой бросил вызов феномину о Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... скорости света, который привлек его внимание 10 годов назад, когда он был еще ребенком. Перевернув последнюю страничку рукописи Эйнштейна, редактор журнальчика, Макс Планк, сообразил, что принятые научные представления низвергнуты. Без шума и фанфар умеренный Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... бюрократ патентного бюро из швейцарского городка Берна конструктивно изменил классические представления о пространстве и времени, заменив их новыми понятиями, бросившими вызов всему, к чему мы привыкли на базе нашего актуального опыта Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности....

Феномен, который волновал Эйнштейна в течение 10 лет, состоял в последующем. Посреди XIX в., после кропотливого исследования результатов экспериментальных работ британского физика Майкла Фарадея, шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл смог соединить понятия электричества Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... и магнетизма в единую теорию электрического поля. Если вам когда-либо приходилось находиться на верхушке горы до сильной грозы либо стоять рядом с генератором Ван де Граафа, вы ощутили, что такое электрическое поле, так Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... как вы его ощутили на физическом уровне. Для тех, кто не имеет такового опыта, скажем, что поле похоже на поток электронных и магнитных силовых линий, пронизывающих область места. К примеру, если рассыпать Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... стальные опилки около магнита, то можно узреть, что они образуют упорядоченный набросок, последующий невидимым силовым линиям магнитного поля. Сняв шерстяной свитер в в особенности сухой денек, вы слышите потрескивание, сопровождающееся одним-двумя Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... маленькими разрядами, что свидетельствует о существовании силовых линий электронного поля, порождаемых стекающими с волокон вашего свитера электронными зарядами. Кроме объединения этих и всех других электронных и магнитных явлений в рамках Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... одного математического описания, теория Максвелла достаточно внезапно привела к выводу, что электрические возмущения распространяются с неизменной, никогда не изменяющейся скоростью, равной скорости света. На основании этого факта Максвелл заключил, что видимый Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... свет представляет собой не что другое, как определенный тип электрической волны. Как нам сейчас понятно, взаимодействуя с хим со-

24 Часть II. ^ Проблема места, времени и квантов

единениями в сетчатке глаза, эта волна дает Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... человеку зрение. Более того (и это главный момент), теория Максвелла также показала, что все электрические волны, в том числе и видимый свет, являются собственного рода нескончаемыми странниками. Они никогда не останавливаются. Они никогда не Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... замедляют собственного движения. Свет всегда движется со скоростью света.

Все это отлично и замечательно до того времени, пока мы, прямо за шестнадцатилетним Эйнштейном, не зададимся вопросом: что произойдет, если пуститься в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... погоню за светом, двигаясь при всем этом со скоростью света? Интуиция, основанная на законах движения Ньютона, дает подсказку, что мы догоним световые волны, и они будут казаться нам недвижными, свет вроде бы остановится Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... Но согласно теории Максвелла и не вызывающим колебаний экспериментальным данным, такового явления, как недвижный свет, просто не существует — никому и никогда не удавалось держать на собственной ладошки недвижный луч света. Отсюда и появляется Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... феномен. К счастью, Эйнштейн не знал о том, что многие ведущие физики мира сражались с этой задачей (нередко следуя пути, ведущему в тупик), и обдумывал феномен Максвелла и Ньютона без Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... помех в уединении со своими своими идеями.

В этой главе мы поведаем, как Эйнштейн разрешил это противоречие в собственной специальной теории относительности, навечно изменив наши представления о пространстве и времени. Может показаться странноватым, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... главным моментом в специальной теории относительности является четкое осознание того, как смотрится мир для людей, нередко именуемых «наблюдателями», которые движутся по отношению друг к другу. На 1-ый взор это может Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... показаться просто схоластическим упражнением. Но оказалось, что это совсем не так: благодаря Эйнштейну путешествие с воображаемыми наблюдателями, двигающимися за световым лучом, приводит к глубочайшим выводам, позволяющим осознать, как особенно могут смотреться Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... самые неиндивидуальные ситуации для людей, находящихся в относительном движении.
^ Интуиция и ее недостатки
Ежедневный опыт может дать подсказку несколько примеров, в каких восприятие ситуации такими наблюдателями различно. К примеру, деревья, растущие повдоль шоссе, будут смотреться Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... передвигающимися для водителя едущего автомобиля и недвижными для путешественника, присевшего на обочине. Аналогично, приборная панель автомобиля не кажется передвигающейся для водителя (по последней мере, мы возлагаем надежды на это), но Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., как и все другие части автомобиля, движется исходя из убеждений путешественника. Это так фундаментальные и интуитивно ощущаемые характеристики окружающего нас мира, что мы изредка обращаем на их внимание.

Особая теория относительности утверждает, но, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... различия в картине, видимой 2-мя такими наблюдателями, являются более тонкими и глубокими. В ней высказывается странноватое утверждение, что наблюдатели, находящиеся в относительном движении, будут по-разному принимать расстояние и время. Это Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... значит, как мы увидим ниже, что однообразные наручные часы у 2-ух наблюдателей, перемещающихся друг относительно друга, будут идти с разной скоростью и покажут разную продолжительность промежутка времени меж 2-мя избранными событиями Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... Особая теория относительности указывает, что это утверждение не связано с точностью часов, а представляет собой неотъемлемое свойство самого времени.

Аналогично, если передвигающиеся по отношению друг к другу наблюдатели будут проводить измерения Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... расстояния при помощи совсем схожих рулеток, они получат различные значения длины. И опять дело тут не в погрешностях средств измерения и не в ошибках при их использовании. Самые четкие в мире измерительные устройства подтвердят, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... место и время, измеряемые как расстояния и промежутки времени, воспринимаются различными наблюдателями по-разному. Особая теория относительности в конечной формулировке Эйнштейна разрешает противоречие меж нашими интуитивными представлениями о движении и качествами Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... света. Од-

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 25

нако это решение имеет свою стоимость — передвигающиеся относительно друг друг наблюдатели будут по-разному принимать место и время.

С того времени, как Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Эйнштейн сказал миру о собственном поразительном открытии, прошло практически 100 лет, но до сего времени большая часть из нас принимает место и время как абсолютные понятия. Мы не имеем интуитивного познания понятий специальной теории Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... относительности, мы не ощущаем ее. Следствия специальной теории относительности не являются частью нашей интуиции. Причина этого очень ординарна: эффекты, обусловленные специальной теорией относительности, зависят от скорости движения. При скоростях, с которыми движутся Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... авто, самолеты и даже галлактические челноки, эти эффекты необыкновенно малы. Различия в восприятии места и времени меж недвижными наблюдателями и наблюдателями, едущими в машинах либо летящими в самолетах, непременно, есть, но они настолько малы Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., что остаются незамеченными. Но если б мы путешествовали в галлактическом корабле грядущего, скорость которого составляет значительную часть скорости света, то эффекты, предсказываемые теорией относительности, могли быть совсем явны. Но, естественно, такая Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... возможность еще пока остается в области фантастики. Все же, как мы увидим в следующих разделах, верно поставленные опыты позволяют ясно и точно следить релятивистские характеристики места и времени, предсказываемые теорией Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Эйнштейна.

Для того чтоб получить представление о величине рассматриваемых эффектов, представим, что на дворе 1970 г., и в моде огромные и резвые авто. Слим, только-только потративший все свои сбережения на приобретение нового «Понтиака», отправился Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... вкупе со своим братом Джимом на местный гоночный трек, чтоб устроить собственной новейшей машине таковой тест-драйв, который ему не позволил торговец. Разогрев машину, Слим устремился по гоночной полосе длиной в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... один километр со скоростью 200 км/ч, а Джим остался стоять на обочине, засекая время. Желая получить независящее доказательство, Слим тоже пользуется секундомером, чтоб найти время, за которое машина пройдет полосу. До Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... возникновения работы Эйнштейна никто не усомнился бы в том, что если секундомеры Слима и Джима работают верно, они покажут однообразное время. Но согласно специальной теории относительности, секундомер Джима покажет 18 с, а секундомер Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Слима — 17,99999999999969 с — на крохотную долю секунды меньше. Естественно, эта разница так мала, что она может быть найдена только при измерениях, точность которых во много раз превосходит точность ручных секундомеров, которые запускаются и останавливаются нажатием Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... пальца, точность систем хронометража, применяемых на олимпийских играх, и даже точность прецизионных атомных часов самой современной конструкции. Потому логично, что наш ежедневный опыт не обнаруживает того, что течение времени находится в зависимости Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... от того, с какой скоростью мы движемся.

Похожие различия обнаружатся и при измерении длины. Допустим, что в процессе последующего тесты Джим решил использовать хитрецкий трюк для измерения длины новейшей машины Слима: он запускает Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... секундомер, когда мимо него проходит передняя часть автомобиля, и останавливает его, как рядом с ним оказывается задняя часть машины. Так как Джим знает, что автомобиль Слима движется со скоростью 200 км Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.../ч, он может высчитать его длину, умножив скорость на время, зафиксированное его секундомером. И вновь, до возникновения теории Эйнштейна, ни у кого не появились бы сомнения, что длина, которую таким косвенным методом обусловил Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Джим, в точности совпадет с длиной, которую кропотливо вымерил Слим, когда его машина стояла без движения на полу автосалона. Особая теория относительности, напротив, утверждает, что если Слим и Джим выполнили измерения Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... точно, и Слим установил, что длина его машины составляет, скажем, ровно 5 м, то измерения Джима дадут цифру 4,999999999999914 м — на крохотную долю метра меньше. Как и в случае измерения времени, это различие так

26 Часть Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... II. ^ Проблема места, времени и квантов

не достаточно, что обыденные инструменты не в состоянии найти его.

Хотя эти различия очень малы, они указывают на фатальный недостаток в принятой концепции универсального и постоянного Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... места и времени. По мере того как относительная скорость наблюдателей, таких как Слим и Джим, возрастает, этот недостаток становится все более естественным. Чтоб различия стали видными, скорость движения должна составлять существенную долю Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... от очень вероятной скорости — скорости света, которая, согласно теории Максвелла и результатам экспериментальных измерений, составляет приблизительно 300000 км/с либо около 1,08 миллиардов км/ч. Таковой скорости довольно, чтоб обогнуть земной шар более 7 раз Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в течение одной секунды. К примеру, если Слим будет двигаться со скоростью не 200 км/ч, а 935 млн км/ч (около 87 % от скорости света), то, как демонстрируют расчеты с внедрением математического аппарата специальной теории Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... относительности, длина его машины, измеренная Джимом, составит приблизительно 2,5 м. Это значительно отличается от результата, приобретенного Слимом (также от числа, приведенной в техническом руководстве к автомобилю). Аналогично, время, за которое автомобиль пройдет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... гоночную полосу по данным Джима, будет приблизительно вдвое больше, чем время, измеренное Слимом.

Так как такие большие скорости находятся далековато за пределами на техническом уровне достижимых, эффекты «замедления времени» и «лоренцевского сокращения», как они именуются Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в специальной литературе, в нашей ежедневной жизни очень малы. Если б мы жили в мире, в каком тела обычно двигаются со скоростями, близкими к скорости света, эти характеристики места и времени могли Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... быть так понятны нам интуитивно (так как мы сталкивались бы с ними повсевременно), что заслуживали бы отдельного упоминания не больше, чем рассмотренное сначала этой главы кажущееся движение деревьев на обочине Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... дороги. Но так как мы живем в ином мире, эти особенности нам непривычны. Как будет видно ниже, осознание и принятие их просит, чтоб мы подвергли наш взор на мир значимым изменениям.
^ Принцип Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... относительности
В базе специальной теории относительности лежат два обычных характеристики, имеющих, но, глубочайшие корешки. Одно из их, как уже упоминалось, касается света; мы будем дискуссировать его более тщательно в последующем разделе. Другое Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... является более абстрактным. Оно связано не с любым определенным физическим законом, а относится ко всем законам физики. Это принцип относительности, который базируется на ординарном факте: всегда, когда идет речь об абсолютной Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... величине либо о векторе скорости (величине скорости тела и направлении движения тела), следует точно указать, кто либо что делает измерения. Значимость этого утверждения просто осознать на примере последующей ситуации. Представим для себя, что Джордж, одетый Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в галлактический скафандр с прикрепленной к нему красноватой сигнальной лампочкой, парит в абсолютной мгле полностью пустого галлактического места, вдалеке от всех планет, звезд и галактик. Исходя из убеждений Джорджа Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., он находится в полной неподвижности, в однородном безгласном мраке Вселенной. Вдали Джордж замечает слабый мерцающий зеленоватый огонек, который равномерно приближается к нему. В "конце концов он приближается так близко, что Джордж лицезреет лампочку Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., прикрепленную к скафандру другого астронавта, Грейс, которая медлительно проплывает мимо него. Пролетая мимо, она машет ему рукою, Джордж отвечает этим же, и она медлительно удаляется. С той же достоверностью история могла быть рассказана Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... и Грейс. Начало рассказа будет таким же: Грейс в полном одиночестве, в обширном безгласном пространстве. Вдалеке Грейс замечает мерцающий красноватый огонек, который равномерно приближается к ней. В конце концов огонек Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... подходит довольно близко, чтоб Грейс могла узреть, что это лампочка, прикрепленная к скафандру другого астронавта, Джорджа. Он медлительно проплывает мимо и, поравнявшись с ней, машет ей рукою. Грейс отвечает, и он растворяется во мраке Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности....

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 27

Эти две истории обрисовывают одну и ту же ситуацию с 2-ух разных, но равноправных точек зрения. Каждый наблюдающий считал себя недвижным и принимал другого как Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... передвигающегося. Обе эти точки зрения понятны и оправданы. Так как меж 2-мя астронавтами существует симметрия, с базовых позиций нет оснований утверждать, что какой-то из них «прав», а другой «неправ». У каждого Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... схожие основания считать себя правым.

Этот пример показывает суть принципа относительности, которая заключается в том, что понятие движения относительно. Мы можем гласить о движении тела только по отношению к какому-то Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... другому телу. Таким макаром, утверждение «Джордж движется со скоростью 10 км/ч» не будет иметь смысла до того времени, пока мы не укажем тело для сопоставления. Утверждение «Джордж движется со скоростью 10 км/ч относительно Грейс» имеет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... смысл, так как сейчас мы указали Грейс в качестве точки отсчета. Как указывает наш пример, это последнее утверждение эквивалентно утверждению «Грейс движется со скоростью 10 км/ч относительно Джорджа (в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... обратном направлении)». Другими словами, не существует понятия «абсолютного» движения. Движение относительно.

Главным моментом в этой истории будет то, что ни Джорджа, ни Грейс не толкали, не тянули, не прилагали к ним сил и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... не оказывали на их какого-нибудь другого воздействия, которое могло бы нарушить безмятежное состояние свободного равномерного движения, в каком они пребывали. Таким макаром, более четкая формулировка гласит, что свободное движение имеет смысл Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... только относительно других объектов. Это принципиальное уточнение, так как если действуют силы, они могут поменять скорость наблюдателей — величину скорости и/либо направления движения, и эти конфигурации могут быть зафиксированы. К примеру, если Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... б за спиной Джорджа был реактивный ранцевый движок, Джордж наверное бы ощутил, что он движется. Это чувство является внутренним. Если б ранцевый движок работал, Джордж бы знал, что он движется, даже если Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... б его глаза были закрыты, и он не мог проводить сопоставление с другими объектами. Даже без этих сравнений он не мог бы уже утверждать, что был неподвижен, а «остальной мир двигался мимо Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... него». Движение с неизменной скоростью относительно, а движение с непостоянной скоростью, либо, другими словами, с ускорением — нет. (Мы вернемся к этому вопросу в последующей главе, когда будем дискуссировать ускорение и общую теорию Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... относительности Эйнштейна.)

Помещение этих событий во мрак пустого галлактического места упрощает осознание за счет отсутствия таких обычных объектов, как улицы и строения, которым мы обычно, хотя и не совершенно оправданно, присваиваем статус «неподвижных Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности...». Но тот же принцип применим и к земным условиям: с ним приходится сталкиваться и в ежедневной жизни1'. Представим, к примеру, что уснув в поезде, вы пробудились как раз тогда, когда мимо по Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... параллельному пути проходит другой поезд. Вид из окна на сто процентов закрыт этим поездом, который не дает вам созидать другие объекты, и в течение какого-то времени вы не будете знать Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., кто движется — ваш поезд, другой либо оба сходу. Естественно, если ваш поезд покачивается либо постукивает на соединениях рельсов, либо если он меняет направление движения на повороте пути, вы почувствуете, что движетесь. Но если движение Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... будет плавным, если скорость поезда будет оставаться неизменной, вы будете следить только относительное движение 2-ух поездов, и не можете утверждать наверное, который из их движется.

Создадим очередной шаг. Представим, что вы едете Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в таком поезде, и опустили шторы, так что окна сейчас на сто процентов закрыты. При отсутствии способности созидать что-либо за пределами купе и при полностью неизменной скорости движения поезда у вас Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... не будет никакой способности найти, движетесь вы либо нет. Купе вокруг вас смотрится совсем идиентично независимо от того, стоит поезд либо мчится с большой скоростью. Эйнштейн формализовал эту идею Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., которая по сути всходит еще к Галилею, провозгласив, что ни вы, и никакой другой путник, не можете провести в закрытом купе опыт, который позво-

28 Часть II. ^ Проблема места, времени и квантов

лил бы найти, движется поезд Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... либо нет. Тут снова работает принцип относительности, так как хоть какое свободное движение относительно, оно приобретает смысл только при сопоставлении с другими объектами либо наблюдателями, которые также совершают свободное Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движение. У вас нет способности найти состояние вашего движения без прямого либо косвенного сопоставления с любым «внешним» телом. Понятия «абсолютного» равномерного движения просто не существует, такое движение приобретает физический смысл только при сопоставлении.

В реальности Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Эйнштейн сообразил, что принцип относительности значит большее: законы физики, каковы бы они ни были, должны быть полностью схожи для всех наблюдателей, совершающих равномерное движение. Если б Джордж и Грейс не просто парили Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в одиночестве в пространстве, а проводили бы однообразные серии тестов на собственных галлактических станциях, результаты, приобретенные ими, могли быть схожи. Напомним снова, что любой из их полностью убежден, что его либо Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... ее станция находится в покое, хотя станции и совершают относительное движение. Если все применяемое ими оборудование идиентично, и нет никаких различий в критериях тестов, они будут в вполне симметричных критериях. Аналогично, законы Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... физики, которые любой из их будет выводить из результатов тестов, также будут схожи. Ни сами наблюдатели, ни проводимые ими опыты не будут подвержены никакому воздействию, т. е. никаким образом не Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... будут зависеть от равномерного движения. Эта самая обычная концепция устанавливает полную симметрию меж такими наблюдателями и составляет содержание принципа относительности. Скоро мы используем всю мощь этого принципа.
^ Скорость света
2-ой главный компонент Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... специальной теории относительности связан со светом и качествами его распространения. Только-только мы гласили, что утверждение «Джордж движется со скоростью 10 км/ч» не имеет смысла без указания ориентира для сопоставления. Но в итоге практически столетних Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... усилий ряда выдающихся физиков-экспериментаторов было показано: все наблюдатели согласятся с тем, что свет движется со скоростью 300000 км/с, независимо от ориентира для отсчета.

Данный факт востребовал революционных конфигураций Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... наших взглядов на Вселенную. Попробуем поначалу осознать его смысл, сопоставляя со схожими утверждениями применительно к более обыденным объектам. Представим, что стоит красивый солнечный день, и вы вышли на улицу поиграть в мяч с подругой. В Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... течение какого-то времени вы оба лениво кидали мяч друг дружке со скоростью, скажем, 6 м/с. Вдруг налетает внезапная гроза, и вы оба бежите от нее в поисках убежища. После того Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., как гроза прошла, вы решаете возвратиться к игре в мяч, но вдруг замечаете, что что-то поменялось. Волосы вашей подружки встали стоймя и торчат в различные стороны, глаза округлились и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... стали безрассудными. Взглянув на ее руку, вы со ужасом видите, что она больше не желает играть в мяч, а заместо этого собирается запустить в вас ручной гранатой. Понятно, что ваш интерес по поводу игры в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... мяч резко идет на убыль, вы поворачиваетесь и бежите. Когда ваша партнерша кидает гранату, она летит в вашу сторону, но так как вы бежите, скорость, с которой она приближается к вам, будет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... меньше 6 м/с. Исходя из ежедневного опыта, можно утверждать, что вы сможете бежать со скоростью, скажем, 3,6 м/с, тогда и ручная лимонка будет приближаться к вам со скоростью 6 - 3,6 = 2,4 м/с. Очередной пример Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... Если вы находитесь в горах, и на вас с грохотом мчится снежная лавина, вы стремитесь оборотиться и ринуться бежать, так как это уменьшит скорость, с которой снег приближается к вам, и даст Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... хоть какую-то надежду на спасение. По-прежнему, для недвижного наблюдающего скорость приближения лавины будет больше, чем исходя из убеждений наблюдающего, спасающегося бегством.

Ну а сейчас сравним все наши доверчивые наблюдения за Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... мячами, гранатами и снежными лавинами с фактами, относящимися к свету. Чтоб облегчить сопоставление, будем

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 29

рассматривать луч света как совокупа крохотных «сгустков» либо «комочков», узнаваемых Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... под заглавием фотонов (более тщательно характеристики света будут дискуссироваться в главе 4). Когда мы включаем сигнальные огни либо испускаем лазерный луч, мы, по сути, выстреливаем пучок фотонов в ту сторону, в которую ориентировано Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... устройство. Как и в случае с гранатами и лавинами, давайте разглядим, как движение фотона смотрится для наблюдающего, который находится в движении. Представим, что ваша потерявшая рассудок подруга заместо гранаты взяла в руки мощнейший Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... лазер. Если она стреляет из лазера в вашу сторону, а у вас есть под рукою подходящее измерительное устройство, вы сможете найти, что скорость приближения фотонов пучка составляет 300 000 км/с. А что произойдет, если вы Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... станете удирать, как вы поступили, столкнувшись с перспективой поиграть с ручной гранатой? Какое значение скорости вы получите для приближающихся фотонов? Для большей внушительности, представим, что в вашем распоряжении звездный корабль Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... «Энтерпрайз», и вы удираете от собственной подружки со скоростью, скажем, 50 000 км/с. Следуя логике обычного ньютоновского подхода, так как вы убегаете, измеренная вами скорость приближающихся фотонов окажется меньше. Соответственно, вы сможете рассчитывать, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... они приближаются к вам со скоростью, равной 300 000 - 50 000 = 250 000 км/с.

Растущее количество разных экспериментальных данных, 1-ые из которых относятся еще к 1880-м гг., также кропотливый анализ и интерпретация максвелловской электрической теории света, равномерно Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... уверили научное общество, что по сути вы получите другой итог. Даже невзирая на то, что вы убегаете, итог вашего измерения скорости приближающихся фотонов все равно составит 300000 км/с и ни Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... на йоту меньше. На 1-ый взор это смотрится очень весело и совсем не согласуется с тем, что происходило, когда вы удирали от приближающегося мяча, гранаты либо лавины, но скорость приближающихся фотонов всегда будет составлять 300 000 км Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.../с. Движетесь ли вы навстречу приближающимся фотонам либо преследуете удаляющиеся, не имеет значения: скорость их приближения либо удаления будет оставаться совсем постоянной, и вы всегда получите значение 300000 км/с. Независимо от Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... относительного движения меж источником фотонов и наблюдателем, скорость света всегда будет одной и той же2).

Технологические ограничения таковы, что описанные выше «эксперименты» со светом не могут быть проведены. Но были проведены другие Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., сопоставимые опыты. К примеру, в 1913 г. голландский физик Биллем де Ситтер представил, что для измерения воздействия движения источника на скорость света могут употребляться передвигающиеся с большой скоростью двойные звезды (две звезды, которые Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... крутятся одна вокруг другой). Результаты бессчетных тестов такового рода, выполненных за последние восемьдесят лет, показали, с впечатляющей точностью, что скорость света от передвигающейся звезды равна скорости света, испускаемого недвижной звездой, т Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности....е. 300 000 км/с. Более того, в течение прошедшего столетия было проведено огромное число других, очень кропотливых тестов, в процессе которых скорость света измерялась прямо и косвенно в самых различных критериях. Были Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... испытаны также разные следствия всепостоянства скорости света, и все эти данные подтвердили неизменность скорости света.

Если вам покажется, что это свойство света тяжело усвоить, вы сможете утешаться тем, что вы не одиноки. Сначала XX в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... физики издержали много усилий на то, чтоб опровергнуть его. Они не смогли этого сделать. Эйнштейн, напротив, приветствовал всепостоянство скорости света, так как оно позволяло разрешить противоречие, которое волновало его с того Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... времени, когда он был ребенком: независимо от того, с какой скоростью вы движетесь за лучом света, он по--прежнему будет удаляться от вас со скоростью света. Вы не сможете сделать воспринимаемую скорость Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., с которой движется свет, ни на йоту меньше чем 300 000 км/с, не говоря уж о том, чтоб свет казался покоящимся. Вердикт окончательный, обжалованию не подлежит. Но триумфальное разрешение

30 Часть П. ^ Проблема Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... места, времени и квантов

феномена скорости света было не просто малеханькой победой. Эйнштейн сообразил, что всепостоянство скорости света значит ниспровержение всей ньютоновской физики.
^ Правда и ее последствия
Скорость является мерой того, на какое Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... расстояние может переместиться объект в течение данного промежутка времени. Если мы едем в автомобиле, двигающемся со скоростью 100 км/ч, это значит, естественно, что мы проедем 100 км, если сможем поддерживать эту скорость в течение Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... часа. В таковой формулировке скорость смотрится достаточно элементарным понятием, и вы сможете опешиться, для чего подымать столько шума по поводу скорости мячей, снежных лавин и фотонов. Но, обратим внимание на то, что расстояние Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... представляет собой характеристику места; а именно, оно представляет собой меру того, сколько места размещено меж 2-мя точками. Заметим также, что продолжительность представляет собой характеристику времени, а конкретно, промежутка времени меж Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... 2-мя событиями. Как следует, скорость связывает понятия места и времени. Рассуждая таким макаром, мы лицезреем, что хоть какой факт, который кидает вызов обыденным представлениям о скорости, к примеру, всепостоянство скорости света, может привести к пересмотру Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... общих представлений о пространстве и времени. Вот поэтому странноватый факт, касающийся скорости света, заслуживает кропотливого исследования. Внимательное исследование привело Эйнштейна к необычным выводам.
^ Воздействие на время. Часть I
Используя всепостоянство скорости Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... света, можно с наименьшими усилиями показать, что обычная обыденная концепция времени неверна. Представим для себя фаворитов 2-ух воюющих держав, сидячих на обратных концах длинноватого стола переговоров, которые только-только пришли к согласию о Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... прекращении огня, но ни какой-то из них не желает подписывать это соглашение ранее другого. Генеральный секретарь ООН находит блестящее решение. Ровно в центре меж 2-мя президентами помещается электронная лампа Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., которая поначалу выключена. Когда лампа врубается, свет, который она испускает, добивается каждого из президентов сразу, так как они находятся на схожем расстоянии от лампы. Любой из президентов согласен подписать свою копию контракта, когда Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... он (либо она) увидит свет. Этот план претворяется в жизнь, и соглашение подписывается к обоюдному ублажению обеих сторон.

Воодушевленный фуррором, Генеральный секретарь употребляет тот же самый подход к двум другим воющим цивилизациям, которые Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... также достигнули мирного соглашения. Единственное различие заключается в том, что эти президенты ведут переговоры, сидя на обратных концах стола, который находится в вагоне поезда, передвигающегося с неизменной скоростью. Непосредственно Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., лицо президента Форляндии обращено в сторону движения поезда, а лицо президента Бэкляндии — в оборотную сторону. Знакомый с тем, что законы физики остаются постоянными и не зависят от состояния движения до того времени, пока Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движение остается равномерным, генеральный секретарь игнорирует это различие и проводит церемонию подписания по сигналу электронной лампы точно так же, как и в прошлом случае. Оба президента подписывают соглашение и празднуют конец Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... вражды в кругу собственных советников.

Как раз в этот момент наступает весть, что меж представителями обеих государств, наблюдавших за церемонией с платформы, мимо которой проходил поезд, снова начались столкновения. Пассажиры поезда, в каком проходили переговоры Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., потрясены, услышав, что причина вновь вспыхнувшей вражды, по словам обитателей Форляндии, заключается в том, что их одурачили: их президент подписал контракт ранее президента Бэкляндии. Но если все, кто находился в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... поезде, были единодушны в том, что контракт был подписан сразу, как могло случиться, что наблюдатели, расположенные снаружи, лицезрели это по другому?

Давайте разглядим более тщательно, как все это смотрелось исходя из убеждений Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... наблюдающего, размещенного на платформе. Поначалу

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 31

лампа в поезде выключена, потом в какой--то момент времени она врубается, посылая лучи света в сторону обоих президентов. Исходя из убеждений Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... наблюдающего на платформе президент Форляндии движется навстречу свету, а президент Бэкляндии — удаляется от света. Это означает, что для наблюдающего на платформе свет должен пройти наименьший путь, чтоб достигнуть президента Форляндии, который движется в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... сторону приближающегося света, чем до президента Бэкляндии, который удаляется от света. Это выражение не касается скорости света, распространяющегося в сторону 2-ух президентов — мы уже отмечали, что независимо от состояния движения источника и наблюдающего Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., скорость света всегда остается одной и той же. Мы говорим только о том, какое расстояние, исходя из убеждений наблюдающего на платформе, должен пройти свет от вспышки лампы, до того как он достигнет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... каждого из президентов. Так как для президента Форляндии это расстояние меньше, чем для президента Бэкляндии, а скорость света одна и та же при движении в обоих направлениях, свет достигнет президента Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Форляндии ранее. Вот почему граждане Форляндии сочли себя обманутыми.

Слушая рассказы очевидцев, которые передает служба новостей CNN, Генеральный секретарь, оба президента и все их советники не могут поверить своим ушам. Все они Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... согласны в том, что лампа была накрепко закреплена ровно в центре расстояния меж 2-мя президентами и, как следует, свет, который источала лампа, прошел однообразное расстояние до каждого из президентов. Так как скорость света Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., излученного на право и на лево, схожа, они считают, и сами следили это, что свет достигнул каждого из президентов сразу.

Кто же прав, те, кто ехал в поезде, либо те Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., кто стоял на платформе? Наблюдения каждой группы и их аргументы идеальны. Правы и те, и другие. Как и в случае с 2-мя жителями галлактического места, Джорджем и Грейс, любая точка зрения идиентично Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... истинна. Только вот эти две правды противоречат друг дружке. Меж тем на кону принципиальный политический вопрос: вправду ли оба президента подписали соглашение сразу? Наблюдения и аргументы, изложенные выше, с неизбежностью ведут нас Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... к выводу, что исходя из убеждений тех, кто находимся в поезде, контракт был подписан сразу, а исходя из убеждений тех, кто стоял на платформе — не сразу. Другими словами, действия, которые являются одновременными исходя из убеждений Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... одних наблюдателей, могут быть неодновременными исходя из убеждений других, если эти две группы наблюдателей движутся по отношению друг к другу.

Это умопомрачительный вывод. Он представляет собой одно из самых глубочайших проникновений Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в суть нашего мира, когда-либо изготовленных человеком. Если спустя длительное время после того, как вы закончите читать эту книжку, из всей этой главы вы можете вспомнить только несчастную попытку разрядки интернациональных отношений Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., это будет означать, что вы выудили сущность открытия Эйнштейна. Это совсем внезапное свойство времени было установлено без использования математического аппарата, доступного только избранным, без запутанных цепочек логических выводов — лишь на базе факта Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... всепостоянства скорости света. Заметьте, что если б скорость света не была неизменной, а вела себя в согласовании с нашими интуитивными представлениями, основанными на неспешном движении мячей и снежков, стоявшие на платформе наблюдатели Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... согласились бы с теми, кто был в поезде. Наблюдающий с платформы продолжал бы считать, что фотоны должны пройти большее расстояние до президента Бэкляндии, чем до президента Форляндии. Но рядовая Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... интуиция дает подсказку, что в сторону президента Бэкляндии свет будет двигаться резвее, получив дополнительный «толчок» от поезда, двигающегося вперед. Аналогичным образом, эти наблюдатели могли считать, что свет, приближающийся к президенту Бэкляндии, будет двигаться медлительнее Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., так как он увлекается вспять движением поезда. Если учитывать эти (неверные) резоны, наблюдатели на платформе узрели бы, что лучи света достигнут каждого президента сразу. Но в реальном мире свет не наращивает Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... и не уменьшает собственной скорости, его нельзя

32 Часть II. ^ Проблема места, времени и квантов

подтолкнуть либо затормозить. Как следует, наблюдатели на платформе будут правы, утверждая, что поначалу свет дошел до президента Форляндии.

Всепостоянство скорости Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... света просит, чтоб мы отказались от устаревшего представления о том, что одновременность является универсальным понятием, которое воспринимается всеми идиентично, независимо от состояния движения. Не существует универсальных часов, которые, как числилось ранее Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., бесстрастно отсчитывают однообразные секунды тут, на Земле, на Марсе, на Юпитере, в туманности Андромеды и в любом другом закоулке Вселенной. Напротив, наблюдатели, передвигающиеся относительно друг дружку, будут иметь различное мировоззрение по вопросу об Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... одновременности событий. Как говорилось выше, эта неотъемлемая черта мира, в каком мы живем, является настолько непривычной поэтому, что связанные с ней эффекты очень малы при скоростях, с которыми мы сталкиваемся в ежедневной жизни. Если Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... б стол для ведения переговоров имел длину 30 метров, а поезд двигался со скоростью 16 км/ч, наблюдатели на платформе могли бы «увидеть», что свет достигнул президента Форляндии на одну миллионную одной Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... миллиардной толики секунды ранее, чем он дошел до президента Бэкляндии. Это различие вправду существует, но оно настолько не много, что не может быть найдено конкретно при помощи человечьих эмоций. Если б Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... поезд двигался еще резвее, скажем, со скоростью 270 000 км/с, то исходя из убеждений наблюдающего, находящегося на платформе, свет дошел бы до президента Бэкляндии за время, в 20 раз большее, чем до президента Форляндии. При больших скоростях Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... поразительные эффекты специальной теории относительности становятся все более видными.
^ Воздействие на время. Часть II
Дать абстрактное определение времени тяжело — пробы сделать это нередко кончаются отсылкой на само слово «время» либо приводят к Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... запутанным лингвистическим конструкциям, цель которых заключается в том, чтоб избежать потребления этого слова. Заместо того чтоб идти этим методом, можно принять прагматическую точку зрения и найти время как то, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... измеряется при помощи часов. Естественно, это переносит бремя определения на слово «часы»; мы можем достаточно нестрого найти часы как устройство, которое совершает совершенно постоянные циклы движения. В данном случае можно определять промежутки Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... времени, подсчитывая число циклов, выполненных нашими часами. Обыденные часы, к примеру, наручные часы, удовлетворяют этому определению — в их имеются стрелки, совершающие равномерные циклы движения, и мы вправду можем определять протекшее время Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., подсчитывая число оборотов (либо толикой оборотов), которые стрелка совершит за время меж избранными событиями.

Естественно, выражение «идеально постоянные циклы движения» неявно употребляет понятие времени, так как слово «равномерные» значит схожую продолжительность каждого цикла. С Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... практической точки зрения мы решаем эту задачку, изготавливая часы из обычных физических компонент, которые основаны на базовых явлениях и, согласно нашим представлениям, будут участвовать в циклических повторяющихся процессах, никак не изменяющихся от цикла Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... к циклу. Ординарными примерами являются дедушкины часы с качающимся туда-сюда маятником, также атомные часы, основанные на циклических атомных процессах.

Наша цель заключается в том, чтоб осознать, как движение Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... оказывает влияние на ход времени. Так как мы обусловили время, используя понятие часов, мы можем поменять наш вопрос другим: «Как движение оказывает влияние на ход часов?» Принципиально в самом начале выделить, что наше обсуждение Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... не будет касаться того, как механические элементы определенных часов реагируют на толчки и удары, которые могут появляться при движении по тряской дороге. Мы будем рассматривать только простой и самый ясный Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... тип движения с совсем неизменной скоростью. Как следует, часы не будут испытывать никакой тряски либо ударов. Нас будет заинтересовывать базовый вопрос: как движение оказывает влияние на ход времени, т. е. в чем состоит базовое

Глава 2. Место Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., время и взор наблюдающего 33



Рис. 2.1. Световые часы состоят из 2-ух параллельных зеркал, меж которыми движется фотон, попеременно отражаясь от каждого из их. Часы «тикают» всякий раз, когда фотон завершает собственный путь туда Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... и назад



Рис. 2.2. На фронтальном плане размещены недвижные световые часы. Световые часы, расположенные в глубине, движутся с неизменной скоростью



Рис. 2.3. С нашей точки зрения фотон в передвигающихся часах перемещается по диагональному пути

воздействие движения на Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... ход всех часов, независимо от их внешнего облика либо конструкции.

Для этой цели мы будем использовать самые обыкновенные по принципу деяния (да и самые непрактичные) часы. Они известны под Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... заглавием «световых часов» и состоят из 2-ух зеркал, закрепленных друг напротив друга, меж которыми движется один фотон, попеременно отражающийся от каждого из их (см. рис. 2.1). Если зеркала размещены на расстоянии приблизительно 15 см друг от друга Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., путешествие фотона «туда и обратно» меж зеркалами займет приблизительно одну миллиардную долю секунды. Будем считать, что один «тик» часов происходит всякий раз, как фотон завершает собственный путь туда и назад Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности...; как следует, один млрд тиков соответствует одной секунде.

Мы можем использовать световые часы как секундомер для измерения времени, прошедшего меж 2-мя событиями — для этого мы подсчитываем, сколько тиков этих часов вышло Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в течение интересующего нас периода, и умножаем это число на продолжительность 1-го тика. К примеру, если мы хронометрируем лошадиные бега и установили, что число тиков движения фотона меж стартом и финишем составило 55 млрд, мы Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... можем утверждать, что скачки продолжались 55 секунд.

Причина, по которой мы используем световые часы, заключается в том, что их механическая простота не просит излишних деталей и, тем, дает ясное осознание того Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., как движение оказывает влияние на ход времени. Для того чтоб убедиться в этом, представим для себя, что мы смотрим за ходом световых часов, стоящих на примыкающем столе. Потом вдруг возникают 2-ые световые часы, передвигающиеся Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... мимо первых с неизменной скоростью (см. рис. 2.2). Вопрос, который мы задаем, состоит в последующем: будут ли передвигающиеся часы идти с той же скоростью, что и недвижные?

Чтоб ответить на этот вопрос, разглядим Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... с нашей точки зрения путь, который должен пройти фотон в передвигающихся часах за время 1-го тика. Фотон начинает собственный путь от основания передвигающихся часов, как показано на рис. 2.2, и поначалу Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движется к верхнему зеркалу. Так как с нашей точки зрения сами часы движутся, фотон должен передвигаться под углом, как показано на рис. 2.3. Если фотон не будет двигаться по этому пути, он не Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... попадет в верхнее зеркало и вылетит из часов. Так как наблюдающий, находящийся на передвигающихся часах, с полным основанием может считать эти часы недвижными, а весь мир вокруг нас передвигающимся, мы убеждены, что фотон попадет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в верхнее зеркало и, как следует, изображенная линия движения является правильной. Фотон отражается от верхнего зеркала и опять движется на искосок, для того чтоб попасть в нижнее зеркало. Этим заканчивается тик передвигающихся часов Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... Обычной, но значимый момент заключается в том, что двойной диагональный путь, которым представляется траектория перемещения фотона, длиннее, чем путь вверх-вниз по прямой, по которому движется фотон в непо-

34 Часть II. ^ Проблема Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... места, времени и квантов

движных часах. В дополнение к движению ввысь и вниз по вертикали, фотон в передвигающихся часах, с нашей точки зрения, должен также передвигаться на право. Дальше, всепостоянство Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... скорости света гласит нам, что фотон в передвигающихся часах перемещается с той же скоростью, что и фотон в недвижных часах. Но так как он должен пройти большее расстояние, чтоб выполнить один тик, его Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... тики будут более редчайшими. Этот обычной аргумент устанавливает, что с нашей точки зрения передвигающиеся световые часы будут идти медлительнее, чем недвижные. И, так как мы согласились, что число тиков конкретно отражает длительность прошедшего времени Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., мы лицезреем, что для передвигающихся часов ход времени замедляется. У читателя может появиться вопрос, не может ли это быть просто отражением какого-то особенного характеристики световых часов, которое не распространяется на дедушкин Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... хронометр либо на часы компании «Ролекс». Будет ли время, измеренное более обычными часами, тоже замедляться? Внедрение принципа относительности дает нам в ответ обнадеживающее «да». Закрепим часы «Ролекс» на высшей части каждых Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... из наших световых часов и вернемся к предшествующему тесту. Как уже говорилось, недвижные часы и прикрепленный к ним «Ролекс» определят однообразное время, при всем этом одному млрд тиков световых часов будет соответствовать одна Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... секунда, измеренная «Ролексом». Как насчет передвигающихся световых часов и того «Ролекса», который прикреплен к ним? Замедлится ли ход передвигающегося «Ролекса», будет ли он идти синхронно со световыми часами, на которых Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... он закреплен? Чтоб сделать наше рассуждение более убедительным, представим, что установка, состоящая из световых часов и прикрепленного к ним «Ролекса», движется поэтому, что она приверчена болтами к полу не имеющего окон вагона Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... поезда, передвигающегося по совершенно прямым рельсам с неизменной скоростью. Согласно принципу относительности, для наблюдающего, находящегося в поезде, не существует метода найти какое-либо воздействие движения поезда. Но если световые часы и «Ролекс» не Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... будут демонстрировать однообразное время, это как раз и будет естественным признаком воздействия движения. Таким макаром, передвигающиеся световые часы и прикрепленный к ним «Ролекс» должны продолжать демонстрировать однообразное время; «Ролекс» должен замедлить собственный ход Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... ровно в той же степени, что и световые часы. Независимо от марки, типа либо устройства, часы, которые движутся друг относительно друга, будут регистрировать разный ход времени.

Обсуждение световых часов указывает также, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... четкая разница в показаниях времени меж недвижными и передвигающимися часами находится в зависимости от того, как далее должен переместиться фотон в передвигающихся часах, чтоб окончить простый цикл. Это, в свою Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... очередь, находится в зависимости от того, как стремительно передвигаются передвигающиеся часы: исходя из убеждений недвижного наблюдающего, чем резвее двигаются часы, тем далее на право должен улететь фотон. Таким макаром, мы приходим к Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... выводу, что при сопоставлении с недвижными часами ход передвигающихся часов будет становиться тем медлительнее, чем резвее они движутся3'.

Чтоб получить представление о масштабах описываемого явления, заметим, что фотон совершает собственный тик за время Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., равное приблизительно одной миллиардной доле секунды. Чтоб часы могли пройти приметное расстояние в течение 1-го тика, они должны двигаться очень стремительно — их скорость должна составлять существенную долю скорости света. При движении Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... с обыкновенными скоростями, скажем, 16 км/ч, расстояние, на которое они переместятся на право за один тик, будет микроскопичным — всего около 0,5 миллионных толикой сантиметра. Дополнительное расстояние, которое должен пройти передвигающийся фотон, будет жалким и, соответственно Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., жалким будет воздействие на скорость хода передвигающихся часов. Снова же, в силу принципа относительности, это справедливо для всех часов, т. е. для самого времени. Потому существа типа нас, перемещающиеся Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... по отношению друг к другу со настолько малыми скоростями, обычно остаются в незнании об искажении хода времени. Хотя надлежащие эффекты, естественно, находятся, они неописуемо малы. С другой стороны, если б мы могли Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., при-

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 35

хватив с собой передвигающиеся часы, перемешаться со скоростью, равной, скажем, трем четвертям скорости света, то, согласно уравнениям специальной теории относительности, недвижный наблюдающий установил бы, что наши часы идут Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... со скоростью, равной двум третям от скорости хода его часов. Согласитесь, это приметная разница.
^ Жизнь на бегу
Мы узрели, что всепостоянство скорости света ведет к тому, что передвигающиеся световые часы будут Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... идти медлительнее, чем недвижные. Согласно принципу относительности, это должно быть справедливо не только лишь для световых, да и для всех других часов, т. е. это должно быть справедливо для самого времени. Для Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... наблюдающего, находящегося в движении, время идет медлительнее, чем для недвижного. Если достаточно обычное рассуждение, которое привело нас к этому выводу, является верным, то не сумеет ли человек прожить подольше, находясь в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движении, по сопоставлению с тем случаем, когда он остается недвижным? В конце концов, если время идет медлительнее для человека, находящегося в движении, по сопоставлению с тем, кто остается в покое, тогда это Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... различие должно распространяться не только лишь на время, измеренное при помощи часов, да и на время, отсчитанное по ударам сердца, и на старение организма. Не так давно было получено прямое доказательство того, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... это вправду так, правда, речь шла не о средней длительности жизни человека, а о свойствах частиц микромира — мюонов. Но тут есть одна хитрость, которая не позволяет нам объявить, что найден источник нескончаемой Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... юности.

Мюоны, находящиеся в покое в лаборатории, разрушаются в процессе процесса, который очень припоминает радиоактивный распад, при этом средняя длительность существования мюона составляет две миллионных толики секунды. Это разрушение представляет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... собой экспериментальный факт, подтвержденный не малым фактическим материалом. Все это смотрится так, как если б мюон жил с пистолетом, приставленным к виску; когда он добивается возраста в две миллионные толики секунды, он надавливает на спусковой Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... крючок и разлетается на электроны и нейтрино. Но когда эти мюоны не посиживают в покое в лаборатории, а мчатся в устройстве, именуемом ускорителем частиц, который разгоняет их практически до Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... скорости света, их средняя длительность жизни, измеренная учеными, резко возрастает. Это вправду происходит. При скорости 298 000 км/с (приблизительно 99,5 % скорости света) время жизни мюона возрастает в 10 раз. Разъяснение, согласно специальной теории относительности, заключается в том, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... «наручные часы», которые носят мюоны, идут еще медлительнее, чем лабораторные часы. Потому спустя длительное время после того, как лабораторные часы покажут, что мюону пора жать на спусковой крючок и гибнуть Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., часы, которые носит мчащийся мюон, будут демонстрировать, что до рокового момента еще далековато. Это очень конкретная и очень колоритная демонстрация воздействия движения на течение времени. Если б люди носились с таковой Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... же скоростью, как мюоны, длительность их жизни возросла бы во столько же раз. Заместо того чтоб жить 70 лет, люди жили бы 700 4).

Где же подкол? Хотя лабораторные наблюдатели лицезреют, что передвигающиеся с большой скоростью Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... мюоны живут еще подольше, чем их недвижные собратья, это связано с тем, что для мюонов, находящихся в движении, время идет намного медлительнее. Это замедление времени распространяется не только лишь на часы, которые они носят Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., да и на все виды их деятельности. К примеру, если недвижный мюон может прочесть 100 книжек за время собственной недлинной жизни, то его мчащийся с большой скоростью родственник сумеет прочесть те же Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... самые 100 книжек, так как, хотя длительность его жизни возрастет по сопоставлению с недвижным мюоном, скорость чтения, также всего другого в его жизни уменьшится в такое же число раз. Исходя из убеждений Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... лабораторного наблюдающего это равносильно тому, что передвигающийся мюон живет неспешной жизнью; он живет подольше, чем недвижный мюон, но «количество жизни»

36 Часть И. ^ Проблема места, времени и квантов

остается этим же самым. Таковой Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... же вывод, естественно, будет справедлив и для мчащихся людей с их средней длительностью жизни, измеряемой веками. С их точки зрения это будет рядовая жизнь. С нашей точки зрения они будут жить в очень замедленном темпе Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... и потому средняя длительность их жизни составляет большой просвет нашего времени.
^ И все таки: кто движется?
Относительность движения является ключом к осознанию теории Эйнштейна и сразу источником недоразумений. Вы могли Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... увидеть, что перестановка точек зрения приводит к обоюдному изменению ролей «движущихся» мюонов, чьи часы, как мы установили, идут медлительно, и их «неподвижных» братьев. В случае с Джорджем и Грейс любой из Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... их имел равное право объявить себя недвижным, а другого — передвигающимся. Но мюоны, о которых мы говорим, что они движутся, также имеют все основания сказать, что с их точки зрения недвижными являются они, а Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движутся (в обратном направлении) те мюоны, которые названы «неподвижными». Это ведет к совсем обратному выводу, что часы, которые носят мюоны, нареченные нами недвижными, идут медлительнее, чем часы мюонов, которых мы считали передвигающимися.

Рассматривая Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... подписание контракта при помощи сигнальной лампы, мы уже сталкивались с ситуацией, в какой разные точки зрения ведут к выводам, выглядящим совсем несопоставимыми. Тогда мы, следуя главным принципам специальной теории относительности Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., отказались от изжившей себя концепции, состоящей в том, что каждый, независимо от состояния его движения, согласится с тем, что действия произошли сразу. Но то противоречие, которое мы рассматриваем на данный момент, смотрится ужаснее. Как может Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... любой из 2-ух наблюдателей заявлять, что часы другого идут медлительнее? Еще больше поразительно то, что разные, но идиентично правомерные точки зрения мюонов, похоже, приводят к заключению, что любая группа объявит, горестно, но Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... твердо, что они умрут первыми. Мы усвоили, что мир может иметь некие внезапно странноватые характеристики, но хранили надежду, что он хотя бы не будет логически противоречив. Так что все Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности...-таки происходит?

Как и со всеми кажущимися феноменами, вытекающими из специальной теории относительности, эти логические противоречия разрешаются при более кропотливом исследовании, позволяя заного поглубже осознать устройство Вселенной. Чтоб избежать еще большего антропоморфизма, вернемся от Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... мюонов к Джорджу и Грейс, которые сейчас в дополнение к сигнальным огням имеют на собственных скафандрах калоритные цифровые часы. Исходя из убеждений Джорджа он неподвижен, а Грейс, с ее зеленоватыми сигнальными Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... огнями и большенными цифровыми часами, возникает вдали и проплывает мимо него во мраке пустого галлактического места. Он замечает, что часы Грейс идут медлительнее, чем его часы (степень замедления находится в зависимости от Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... скорости, с которой они пролетают мимо друг дружку). Если б он был хоть чуток наблюдательнее, он мог бы увидеть, что не только лишь часы у Грейс идут медлительнее, да и все, что она Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... делает — то, как она помахала ему рукою, скорость, с которой она мигала очами, — все происходит в замедленном темпе. Исходя из убеждений Грейс те же самые наблюдения относятся к Джорджу.

Это кажется феноминальным, но Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... давайте попробуем поставить четкий опыт, который разрешит логическое противоречие. Простая возможность заключается в том, чтоб, когда Джордж и Грейс повстречаются в пространстве, они оба установили свои часы на 12:00. Потому что они путешествуют Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... по отдельности, каждый утверждает, что часы другого отстают. Чтоб избежать этого противоречия, Джордж и Грейс должны повстречаться вновь и сопоставить, сколько времени прошло на их часах. Но как они в состоянии сделать Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... это? Ну да, у Джорджа ведь есть ранцевый движок, который он может использовать, чтоб, как он считает, догнать Грейс. Но если он сделает это, симметрия 2-ух точек зрения, которая является предпосылкой феномена Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., будет нарушена, так как Джорджу придется испытать дей-

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 37

ствие ускорения, которое не является свободным движением. Когда они воссоединятся таким манером, часы Джорджа точно будут демонстрировать Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... меньше времени, потому что он сейчас точно может сказать, что он был в движении, так как чувствовал его. Сейчас точки зрения Джорджа и Грейс перестают быть равноправными. Включив собственный ранцевый движок Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., Джордж отказался от утверждения, что он находится в покое.

Если Джордж последует за Грейс схожим образом, различия в показаниях их часов будут зависеть от их относительной скорости и от того, как Джордж использовал Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... собственный ранцевый движок. Как нам уже понятно, если скорости малы, различия должны быть малы. Но если скорость составляет значительную часть скорости света, различие может достигать минут, суток, лет, веков и поболее. В Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... качестве определенного примера представим, что относительная скорость Джорджа и Грейс, когда они разлетаются в различные стороны, составляет 99,5 % от скорости света. Дальше, пусть по своим часам Джордж ожидает 3 года и включает собственный ранцевый Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движок, который моментальным толчком отправляет его вспять к Грейс с той скоростью, с которой они перед этим разлетались, т. е. равной 99,5 % скорости света. Когда он добивается Грейс, по его часам Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... проходит 6 лет, потому что чтоб догнать Грейс, ему необходимо 3 года. В то же время, как указывает математика специальной теории относительности, по ее часам пройдет 60 лет. Это не шуточка: Грейс придется основательно покопаться в памяти Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., чтоб вспомнить Джорджа, проплывшего мимо нее в пространстве 60 годов назад. С другой стороны, для Джорджа это было всего 6 годов назад. Практически, движение Джорджа сделало его путником во времени, хотя и в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... очень узеньком смысле: он сделал путешествие в будущее Грейс.

Необходимость поставить часы рядом, чтоб конкретно сопоставить показания, может показаться незначащей деталью, но в реальности конкретно в этом сущность дела. Можно придумать Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... огромное количество фокусов для того, чтоб обойти это слабенькое место феномена, но они все безизбежно провалятся. К примеру, пусть заместо того, чтоб соединять часы, Джордж и Грейс сравнят их показания, созвонившись по мобильнику? Если б Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... такая связь была моментальной, мы бы столкнулись с неодолимым противоречием: исходя из убеждений Грейс часы Джорджа идут медлительнее, и, как следует, он должен сказать, что прошло меньше времени; в то же Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... время исходя из убеждений Джорджа замедлили ход часы Грейс, потому конкретно она вынуждена огласить, что прошло меньше времени. Они оба не могут быть правы, и мы попадаем в затруднительное положение. Главным моментом тут Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., естественно, будет то, что как хоть какой другой вид связи, мобильники не могут передавать сообщения одномоментно. Мобильники употребляют радиоволны, которые представляют собой разновидность электрических колебаний, как следует, сигналы, которые они Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... передают, распространяются со скоростью света. Это значит, что нужно некое время на то, чтоб сигналы достигнули адресата, что дает достаточную задержку для того, чтоб точки зрения наблюдателей не стали противоречить друг дружке.

Попробуем поначалу Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... узреть картину очами Джорджа. Представим, что через каждый час Джордж повторяет в собственный мобильник: «Двенадцать часов денька, полет нормальный»; «час денька, полет нормальный» и т. д. Так как с его Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... точки зрения часы Грейс замедлились, на 1-ый взор, он пошевелит мозгами, что Грейс будет получать эти сообщения до того, как на ее часах настанет час, обозначенный в сообщении. Потому он будет считать, что Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... Грейс должна согласиться с тем, что ее часы идут медлительнее. Но позже он помыслит: «Поскольку Грейс удаляется от меня, сигнал, который я посылаю ей по мобильнику, должен проходить все большее расстояние, чтоб достигнуть Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... ее. Может быть, время, затрачиваемое на то, чтоб пройти это дополнительное расстояние, компенсирует замедление ее часов». Гипотеза Джорджа о том, что тут есть два конкурирующих эффекта — замедление хода часов Грейс и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... время пробега его сигнала, — принуждает его присесть и попробовать количественно оценить суммарный эффект этих 2-ух величин. Приобретенный им итог указывает, что эффект времени пробега

38 Часть II. ^ Проблема места, времени и квантов

с излишком компенсирует замедление Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... хода часов Грейс. Он приходит к изумительному выводу, что Грейс будет получать его сообщения о том, что наступил очередной час, после того, как этот час наступит на ее часах. В реальности, так Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... как Джордж ознакомлен о том, что Грейс отлично знает физику, он осознает, что она учтет время пробега сигнала при оценке хода его часов на базе его сообщений по мобильнику. Маленькие дополнительные расчеты Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... демонстрируют, что даже с учетом времени пробега выполненный Грейс анализ сообщений Джорджа приведет ее к выводу, что его часы замедлились посильнее, чем ее.

Вточности такой же анализ может быть Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... проведен, если мы примем точку зрения Грейс на ее сообщения Джорджу о том, что прошел очередной час. Поначалу замедление хода часов Джорджа (с ее точки зрения) принудит ее помыслить, что он получит ее еще Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... одно сообщение до того, как отправит свое собственное. Но когда она вспомнит, что ее сигнал должен пройти все увеличивающееся расстояние, чтоб достигнуть удаляющегося в мглу Джорджа, она усвоит, что по Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... сути он будет получать их после того как вышлет свои. Снова же, она усвоит, что даже если Джордж учтет время пробега согласно ее сообщениям по мобильнику, он будет считать, что ее часы идут Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... медлительнее, чем его.

До того времени, пока Джордж либо Грейс не испытают ускорения, их точки зрения будут совсем равно обусловлены. Каким бы феноминальным это ни казалось, они усвоют, что каждый имеет полное право считать Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., что часы другого замедлили ход.
^ Воздействие движения на место
Предшествующее обсуждение показало, что исходя из убеждений наблюдающего передвигающиеся часы идут медлительнее, чем его собственные, т. е. что ход времени Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... находится в зависимости от движения. Сейчас мы создадим очередной шаг и увидим, что движение оказывает настолько же поразительное воздействие на место. Вернемся к Слиму и Джиму, которые находятся на автодроме.

Как мы уже гласили Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., находясь в автомобильном салоне, Слим кропотливо измерил рулеткой длину собственного нового автомобиля. Когда Слим мчался по гоночной полосе, Джим не мог использовать этот метод для измерения длины автомобиля, потому он применил косвенный Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... способ. Один из таких способов, как мы указывали выше, состоит в последующем: Джим запускает секундомер, когда его добивается фронтальный бампер автомобиля, и останавливает, когда мимо проходит задний бампер. Умножив приобретенное Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... время на скорость автомобиля, Джим может найти его длину.

Используя наше вновь обретенное познание загадок времени, мы осознаем, что исходя из убеждений Слима сам он неподвижен, а Джим движется и, как следует Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., Слим лицезреет, что часы Джима замедлили собственный ход. В итоге Слиму становится понятно, что косвенное измерение длины автомобиля, проведенное Джимом, даст заниженное значение по сопоставлению с тем, которое он получил в автомобильном Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... салоне, так как в собственных расчетах (длина равна скорости, умноженной на время) Джим использовал время, приобретенное при помощи часов, которые замедлили собственный ход. Если часы идут медлительнее, и время, которое он получит Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., будет меньше, — в итоге его вычисления дадут наименьшую длину.

Исходя из этого, Джим усвоит, что в движении длина автомобиля Слима меньше, чем когда автомобиль находится в состоянии покоя. Это пример проявления общего принципа Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., состоящего в том, что наблюдатели лицезреют сокращение передвигающегося объекта в направлении его перемещения. К примеру, уравнения специальной теории относительности демонстрируют, что если тело движется со скоростью, составляющей приблизительно 98 % скорости света, то недвижный Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... наблюдающий будет созидать его сократившимся на 80 % по сопоставлению с длиной тела в состоянии покоя. Это явление иллюстрируется рис. 2.45*.
^ Движение в пространстве-времени
Постулат всепостоянства скорости света привел к подмене обычного представления о Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... пространстве и времени как о постоянных

Глава 2. Место, время и взор наблюдающего 39



Рис. 2.4. Передвигающийся объект сокращается в направлении собственного движения

и беспристрастных величинах новым понятием, где место и время неразрывно зависят от относительного движения наблюдающего и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... объекта наблюдения. Осознав, что передвигающиеся объекты сокращаются в направлении движения, мы могли бы на этом окончить обсуждение. Но особая теория относительности еще поглубже соединяет воединыжды все рассмотренные нами явления Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности....

Чтоб осознать это, представим для себя не очень удобный автомобиль, который стремительно добивается фиксированной рекомендуемой скорости 160 км/ч и поддерживает ее, не ускоряясь и не замедляясь, пока не будет выключен движок, и он Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... проедется по инерции до остановки.

Представим также, что возрастающая известность Слима как профессионального пилота привела к тому, что он получил предложение провести тесты этого автомобиля на длинноватой, прямой и широкой трассе, расположенной среди плоской Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... равнины в пустыне. Так как расстояние меж стартом и финишем составляет 16 км, автомобиль должен покрыть это расстояние за одну десятую часть часа, т.е. за 6 минут. Просматривая результаты 10-ов испытательных Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... заездов, Джим, подрабатывающий авто инженером, столкнулся с тем, что хотя большая часть результатов в точности приравнивалось 6 минуткам, несколько последних были значительно ужаснее: 6,5, 7 и даже 7,5 минут. Поначалу он заподозрил наличие некий неисправности, так как такое Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... время указывало на то, что в течение последних 3-х заездов автомобиль двигался медлительнее, чем со скоростью 160 км/ч. Но тщательное исследование автомобиля уверило его, что тот находится в отличном Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... состоянии. Не сумев осознать причину таких необыкновенных результатов, он обратился к Слиму, попросив его поведать об этих последних заездах. Разъяснение Слима оказалось обычным. Он произнес Джиму, что так как трасса проходит с востока на Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... запад, а заезды проходили в конце денька, Солнце лупило ему прямо в глаза. В течение последних 3-х заездов условия были настолько нехорошими, что он отклонился от оси трассы на маленький угол. Он нарисовал Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... собственный путь в процессе 3-х последних заездов, который показан на рис. 2.5. Причина возникновения 3-х последних результатов стала совсем ясна: путь от полосы старта до полосы финиша при движении под углом Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... к оси трассы будет больше, как следует, при той же самой скорости в 160 км/ч он займет больше времени. Другими словами, при движении по пути, проходящему под углом, часть скорости в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... 160 км/ч уходит на движение в направлении с юга на север, в итоге на то, чтоб пройти маршрут с востока на запад, остается меньше скорости. Потому, чтоб пройти трассу, требуется малость больше времени.

Как Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... ранее говорилось, разъяснение Слима является обычным и понятным. Но оно заслуживает того, чтоб мало его перефразировать ради концептуального прорыва. Направления с севера на юг и с востока на запад представляют собой Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... два независящих



Рис. 2.5. Из-за того что Солнце в конце денька слепило в глаза, в течение последних 3-х заездов Слим двигался под все более увеличивающимся углом

40 Часть II. ^ Проблема места, времени и квантов

пространственных измерения, в Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... каких может двигаться автомобиль. (Он может также передвигаться в вертикальном направлении, к примеру, при движении через горный перевал, но в этом случае эта возможность нас не интересует.) Разъяснение Слима указывает Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности...: невзирая на то, что в процессе каждого заезда автомобиль двигался со скоростью 160 км/ч, в тех последних заездах движение делилось меж 2-мя направлениями, и потому казалось, что в направлении восток-запад оно Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... происходит со скоростью меньше 160 км/ч. В предыдущих заездах все 160 км/ч тратились только на движение с востока на запад; в 3-х последних заездах эта скорость была отчасти ориентирована с севера на юг Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности....

Эйнштейн нашел, что точно та же мысль — разделение движения меж разными измерениями — лежит в базе всех восхитительных физических проявлений специальной теории относительности, если только мы понимаем, что движение тела распределяется не Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... только лишь меж пространственными измерениями, но что временное измерение также может учавствовать в этом разделении. По сути, почти всегда большая часть перемещения объекта происходит как раз во времени, а не в пространстве. Поглядим Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., что это значит.

Понятие движения в пространстве приходит в нашу жизнь очень рано. Хотя и нечасто приходится мыслить об этом с таковой точки зрения, нам также понятно, что мы, наши друзья Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., окружающие нас вещи и т.д. движемся во времени. Даже если мы праздно сидим перед телеком и бросаем взор на настенные либо наручные часы, мы лицезреем, что стрелки на часах неумолимо движутся вперед, повсевременно «перемещаясь Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... вперед во времени». Мы и все, что нас окружает, стареем, безизбежно переходя от 1-го момента времени к последующему. В реальности, математик Герман Минковский, а потом и Эйнштейн являлись сторонниками представления о времени Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... как еще об одном измерении Вселенной, в неких отношениях очень схожим на три пространственных измерения, в которые мы погружены. Хотя это и звучит на 1-ый взор абстрактно, понятие времени как Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... измерения по сути полностью непосредственно. Когда мы желаем с кем-то повстречаться, мы говорим, где «в пространстве» мы рассчитываем повстречаться с ним — к примеру, на 9 этаже строения на углу 53-й улицы и 7-й Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... авеню. В этом описании содержатся три элемента инфы (9 этаж, 53-я улица, 7-я авеню), описывающих определенное место в 3-х пространственных измерениях Вселенной. Более принципиальным, но, является указание времени нашей встречи, к примеру Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., в 3 часа полудня. Эта часть инфы гласит нам, где «во времени» состоится наша встреча. Как следует, действия описываются 4-мя элементами инфы: 3-мя, указывающими размещение в пространстве, и одним, указывающим положение во времени Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... Подобные данные, как принято гласить, охарактеризовывают положение действия в пространстве и времени либо, ради сокращенности, в пространстве-времени. В этом смысле время представляет собой очередное измерение.

Так как с этой точки зрения место и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... время являются просто разными примерами измерений, можем ли мы гласить о скорости движения объекта во времени подобно тому, как мы говорим о скорости его движения в пространстве? Да, можем Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности....

Ключ к разгадке того, как это сделать, можно отыскать в рассмотренных выше главных положениях. Когда тело движется в пространстве относительно нас, его часы идут медлительнее по сопоставлению с нашими. Другими словами, скорость его движения во Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... времени замедляется. Новенькая мысль, которую мы должны осознать, состоит в последующем. Эйнштейн назначил, что все объекты во Вселенной всегда движутся в пространстве-времени с одной неизменной скоростью — скоростью света Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности.... На 1-ый взор, эта мысль смотрится удивительно, — мы привыкли к тому, что объекты обычно движутся со скоростями, которые существенно меньше скорости света. Мы не один раз подчеркивали, что конкретно по этой причине Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... релятивистские эффекты настолько непривычны в нашей ежедневной жизни. Все это правда. Но на данный момент мы говорим о суммарной скорости тел во всех 4 измерениях — 3-х пространственных и одном временном, и скорость тела равна скорости света Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... конкретно в этом обобщенном смысле.

Глава 2. ^ Место, время и взор наблюдающего 41

Для того чтоб полнее осознать это положение и понять его значимость, заметим, что как в случае с непрактичным «односкоростным» автомобилем Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., рассмотренным выше, эта одна скорость может быть разбита меж разными измерениями места и времени. Если тело бездвижно (по отношению к нам) и, как следует, совершенно не движется в пространстве, то, по аналогии с Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... первыми заездами автомобиля, все движение тела приходится на перемещение в одном измерении, — в нашем случае, во временном измерении. Более того, все тела, которые находятся в покое по отношению к нам и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... друг к другу, движутся во времени (стареют) с совсем схожей скоростью. Но если тело движется в пространстве, это значит, что часть его движения во времени будет отвлечена. Как в случае с автомобилем Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., передвигающимся под углом, это разделение движения значит, что во времени тело будет двигаться медлительнее, чем его недвижные собратья, так как часть его движения будет отвлечена на перемещение в пространстве. Это значит Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., что часы будут идти медлительнее, если они передвигаются в пространстве. Конкретно с этим мы сталкивались ранее. Сейчас мы лицезреем, что время замедляется, когда тело движется относительно нас поэтому, что оно отвлекает часть собственного движения Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... во времени на движение в пространстве. Таким макаром, скорость движения тела в пространстве является просто отражением того, какая часть отвлекается от движения тела во времени6'.

Мы также лицезреем, что отсюда немедля Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... следует факт существования ограничения на скорость тела в пространстве: очень вероятная скорость движения в пространстве будет достигнута, если все движение тела во времени перейдет в движение в пространстве. Это происходит тогда, когда все Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... движение со скоростью света во времени направляется на движение со скоростью света в пространстве. Но если задействована вся скорость движения во времени, получится большая скорость движения в пространстве, которую только Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... может развить хоть какое тело. В нашем примере с автомобилем это соответствует случаю, когда автомобиль движется строго в направлении север-юг. У автомобиля в данном случае не остается скорости на движение Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... в направлении восток-запад. Так и у тела, перемещающегося в пространстве со скоростью света, не остается скорости на движение во времени. Потому фотоны никогда не стареют; фотон, который был излучен во время Огромного взрыва, имеет Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... тот же самый возраст, который он имел тогда. Ход времени останавливается по достижении скорости света.
^ Как насчет Е = mс2?
Хотя Эйнштейн не был приверженцем того, чтоб его теория называлась «теорией относительности» (предлагая Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... заместо этого термин «теория инвариантности», которое, кроме всего остального, отражает неизменность скорости света), сейчас нам понятен смысл этого термина. Работа Эйнштейна показала, что понятия места и времени, которые ранее казались независящими и Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... абсолютными, по сути тесновато взаимосвязаны и являются относительными. Эйнштейн пошел далее и узнал, что и другие физические свойства мироздания внезапно плотно сплетены меж собой. Его самое известное уравнение дает один из Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... более принципиальных примеров таковой связи. В этом уравнении Эйнштейн утверждает, что энергия объекта (Е) и его масса (т) не являются независящими величинами; зная массу, мы можем найти энергию (умножив массу на квадрат Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... скорости света, с2), а зная энергию, мы можем высчитать массу (разделив энергию на квадрат скорости света). Другими словами, энергия и масса, подобно баксам и евро, являются конвертируемыми валютами. Но в отличие от средств Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., обменный курс, равный квадрату скорости света, зафиксирован раз и навечно. Так как этот обменный курс настолько велик (с2 — очень огромное число), то энергии, сосредоточенной в маленькой массе, может хватить навечно. Мир Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... уже столкнулся с большой разрушительной мощью, появившейся при превращении наименее 1-го процента от 900 граммов урана в энергию в Хиросиме. Наступит денек,

42 Часть И. ^ Проблема места, времени и квантов

когда, используя термоядерные Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... энерго установки, мы сможем продуктивно использовать формулу Эйнштейна для ублажения энергетических потребностей всего населения земли при помощи неистощимых припасов морской воды. Исходя из убеждений положений, которые мы развивали в этой главе, уравнение Эйнштейна дает Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... более точное разъяснение базовому факту, состоящему в том, что ничто не может двигаться со скоростью, превосходящей скорость света. У вас может появиться вопрос, почему, к примеру, нельзя взять какой-либо объект Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., скажем мюон, разогнать его на ускорителе до 298 000 км/с, т. е. до 99,5 % скорости света, позже «толкнуть его чуток посильнее», сообщив ему скорость в 99,9 % световой, а после чего «врезать ему по-настоящему», заставив пробить Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... барьер световой скорости. Формула Эйнштейна разъясняет, почему подобные усилия никогда не увенчаются фуррором. Чем резвее движется тело, тем выше его энергия, а, как указывает формула Эйнштейна, чем больше энергия тела, тем больше его Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... масса. К примеру, мюон, двигающийся со скоростью, составляюшей 99,9 % световой, весит намного больше, чем его недвижные собратья. В реальности он будет приблизительно в 22 раза тяжелее. (Массы, приведенные в табл. 1.1, относятся Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... к частичкам, находящимся в состоянии покоя.) Но чем больше масса объекта, тем сложнее прирастить его скорость. Подталкивать малыша, едущего на велике, — это одно, а толкать тяжкий грузовик — совершенно другое. Потому, чем резвее движется мюон Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности..., тем сложнее прирастить его скорость. При скорости, составляющей 99,999% скорости света, масса мюона возрастет в 224 раза; при скорости в 99,99999999 % от световой она вырастет более чем 70 000 раз. Так как масса мюона неограниченно увеличивается Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... при приближении его скорости к скорости света, будет нужно затратить нескончаемо огромное количество энергии, чтоб он достигнул либо преодолел световой барьер. Это, естественно, нереально, и потому ничто не может двигаться со Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... скоростью, превосходящей скорость света.

Как мы увидим в последующей главе, этот вывод посеял семечки второго большого противоречия, с которым столкнулись физики в течение прошедшего столетия, и которое, в конечном счете, обрекло на смерть еще одну Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ - Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности... почтенную и почетаемую теорию — ньютоновскую универсальную теорию тяготения.


chast-i-gospodstvuyushij-vzglyad-na-ponyatie-plagiat.html
chast-i-iz-istorii-evolyucionistiki-darvinizm-i-lamarkizm.html
chast-i-kompozicionno-smislovoj-analiz-teksta-analitiko-sinteticheskaya-obrabotka-nauchnogo-teksta.html