Гравитация

Но хватит обобщений, пора перейти к деталям. Как на практике возможно, что любой наблюдатель, с какой бы скоростью он сам ни перемещался, всегда получит одно и то же значение при измерении скорости солнечного луча?

По сути, скорость обозначает расстояние, на которое тело может переместиться за определённое время (представьте себе машину, которая преодолевает 100 километров по шоссе за один час). Если скорость света одинакова для всех, то нужно каким-то образом изменить расстояние и время для каждого.

Эйнштейн понял, что на самом деле человек, проходящий мимо вас, уменьшается в направлении движения, и одновременно замедляется его время, которое показывают его наручные часы. Он как будто бы становится плоским, как блин, и двигается как в замедленной съёмке.[128]

Это уменьшение пространства и замедление времени действуют таким образом, что для каждого из нас, вне зависимости от нашего состояния движения, луч света движется с одинаковой скоростью. Всё это — один огромный заговор Вселенной для поддержания скорости света неизменной.

Разумеется, искривление пространства и времени невозможно заметить, если мимо вас проходит человек или проезжает машина. Вы сможете наблюдать эти странные эффекты лишь в том случае, если какой-нибудь объект пролетит рядом с вами со скоростью, близкой к скорости света. Но свет движется примерно в миллион раз быстрее самолёта Boeing 747, так что ни один предмет на Земле не сможет перемещаться настолько быстро.

Расширение времени

И всё-таки расширение времени можно измерить. В 1971 году учёные синхронизировали пару абсолютно точных атомных часов. Одни остались на месте, а вторые отправились в кругосветное путешествие на борту морского лайнера. Когда они вновь воссоединились, экспериментаторы обнаружили между показаниями часов небольшое расхождение. Тот факт, что двигавшиеся часы показывали меньше времени, точно совпадал с предсказаниями Эйнштейна.

Замедление времени влияет и на астронавтов. Российский физик Игорь Новиков отмечал: «Когда в 1988 году экипаж советской космической станции “Салют” вернулся на Землю после года, проведённого в движении со скоростью восемь километров в секунду, он на сотую долю секунды заглянул в будущее».[129]

Гораздо сильнее расширение времени действует на мюоны, субатомные частицы, которые возникают, когда космические лучи (разогнанные до огромных скоростей ядра атомов из космоса) сталкиваются с молекулами воздуха в верхних слоях атмосферы нашей планеты. Доказательство того, что на скорости, приближённой к скорости света, время замедляется, а пространство сжимается, прямо сейчас может проходить через ваше тело.

Мюоны возникают в атмосфере нашей планеты на высоте 12,5 километра и падают на Землю как субатомный дождь. Особенность мюонов состоит в том, что они распадаются в строго определённый срок. Он очень мал — всего 1,5-миллионная доля секунды. Выходит, максимальная дистанция, которую мюон может пройти в атмосфере, не должна превышать 500 метров, и уж точно ни один мюон не должен достигать поверхности Земли.

Но они достигают.

Причина состоит в том, что мюоны движутся со скоростью, равной 99,92% скорости света. С нашей точки зрения, они проживают всю свою жизнь в режиме замедленной съёмки. Для мюонов время движется в 25 раз медленнее, чем для людей, и поэтому от их зарождения до распада проходит в 25 раз больше времени, и распад происходит уже на Земле.

Разумеется, на эту ситуацию можно посмотреть и с другой точки зрения — самого мюона. Для него время идёт с обычной скоростью, ведь относительно себя самого он (как и вы) неподвижен. Вас же он увидит уменьшающимися по направлению своего движения, вернее, даже нашего движения, ведь с точки зрения мюона это Земля приближается к нему со скоростью 99,92% скорости света. Уменьшаетесь не только вы, но и атмосфера. Она сжимается до 1/25 своей толщины, а значит, у мюона остаётся достаточно времени, чтобы достичь поверхности нашей планеты до начала распада.

С какой бы точки зрения мы ни рассматривали эту ситуацию (с вашей, при которой время мюона замедляется, или с точки зрения мюона, при которой атмосфера становится тоньше), мюон всё равно достигает Земли. В этом и состоит волшебство теории Эйнштейна.

«Время — это самая странная штука во Вселенной, за исключением застёжек-липучек, — говорит американский комик Дейв Берри. — Его нельзя увидеть или потрогать, но зато сантехник может выставить вам за него счёт 75 долларов, и вовсе не обязательно, что он при этом что-то починит».

Время и пространство не абсолютны

Осознание того, что движущиеся часы замедляются (этот эффект называют релятивистским замедлением времени), а движущиеся линейки укорачиваются (а этот — лоренцевым сокращением), переворачивает наше представление о реальности.[130] Именно поэтому величайшие физики, жившие в одно время с Эйнштейном и располагавшие теми же фактами, не смогли сделать такие же выводы. Ни у кого, кроме Эйнштейна, не хватило смелости открыто бросить вызов Ньютону.