Куда течет река времени

Когда я пришел к нему, он обстоятельно объяснил, что мне предстоит рассчитать, как будут идти часы на Земле с точки зрения космонавта, как он будет видеть из иллюминатора быстро летящего корабля окружающую Вселенную. Я мало что понял с первого раза, и с вниманием стал изучать знаменитый учебник теоретической физики Л. Ландау и Е. Лифшица, рекомендованный А. Зельмановым для подготовки к решению поставленной им задачи.

По прошествии пары недель мне казалось, что я разобрался досконально в нужных разделах, и я пришел к руководителю. Тот выслушал меня и сказал: «Прекрасно, вот теперь и считайте». Хорошенькое дело — «считайте». Оказалось, что я не представляю даже, с чего начать! Но мой наставник был прекрасным педагогом. Он сразу уловил затруднения и в немногих словах подсказал, с чего начать рассчитывать эффекты, связанные с движением системы «космический корабль». И я начал понемногу считать.

Через некоторое время М. Зельманов порекомендовал мне уже достаточно сложную книгу В. Фока «Теория пространства, времени и тяготения». После этого мне многое стало ясно, работа пошла быстрее, и все расчеты удалось закончить в срок. Спустя несколько лет эта моя первая работа по теоретической физике была опубликована. Большая часть ее имела методический характер, но в ней содержались и оригинальные выводы.

Каковы же были результаты расчетов? Прежде всего нас интересовало, какой же во время полета космонавта он будет видеть окружающую Вселенную из иллюминатора своего корабля — этой «лаборатории», несущейся сквозь пространство и время.

С двумя эффектами должен столкнуться космонавт. Первый — уже знакомый нам эффект Доплера, вызывающий «голубение» света, когда мы движемся навстречу его источнику, и «покраснение» — когда удаляемся от него.

Но это еще не все. При стремительном полете меняется и направление, по которому видны далекие звезды. Почему так происходит? Вспомним о какой-нибудь своей поездке в поезде. Когда поезда стоят и за окном идет дождь, а ветра нет, то капли дождя оставляют вертикальные следы на стекле окна вагона. Если же поезд двигается, то капли будут оставлять наклонные следы, причем наклон их будет в сторону движения поезда.

Подобная картина наблюдается и со светом. Для движущегося наблюдателя лучи света становятся наклонными в сторону его движения. Поэтому космонавт увидит звезды как бы сместившимися на небе к точке, в которую направлено его движение. Явление это называется аберрацией света, и, конечно, при скорости космического корабля, близкой к скорости света, смещение видимого положения звезд на небе будет очень сильным.

Я рассчитал, как будет выглядеть звездное небо для космонавтов на корабле, летящем со скоростью 250 000 км/с. На рисунке 2 показано, что откроется глазам экипажа. Для наблюдателей в ракете звезды на небе как бы сбегутся к той точке, в направлении которой летит корабль. Здесь небо будет усеяно ими гораздо гуще, чем сзади, где почти совсем не будет видно звезд.

Вспомним, что и цвет звезд должен измениться из-за эффекта Доплера. В направлении движения будут видны россыпи звезд, цвет которых голубоватый, а яркость их увеличена. В противоположном направлении на небе звезд почти не будет, за исключением редких слабеньких красных искорок.

Ну а что же с путешествием в будущее? В разобранном мной тогда примере космонавты отправляются к ближайшей к Солнцу звезде — Проксиме Центавра, находящейся от нас на расстоянии сорока тысяч миллиардов километров. В течение первых 4,5 месяца полета ракета разгоняется. Предполагается такая работа двигателей ракеты, что космонавты чувствуют утроенную перегрузку по сравнению с силой тяжести на Земле. К концу разгона скорость корабля составляет 250 000 км/с. Затем двигатели выключаются и корабль летит по инерции, а космонавты могут любоваться описанной выше необычной картиной звездного неба.

При подлете к Проксиме Центавра включаются тормозные двигатели и корабль, тормозясь, останавливается. Затем он разгоняется в обратную сторону и возвращается на Землю. Весь полет по часам, оставшимся на Земле, займет около двенадцати лет, а по часам на космическом корабле — всего около семи лет. По возвращении космонавты окажутся заброшенными в будущее Земли на пять лет! Так работает «космическая машина времени».

Как видит читатель, даже при очень больших скоростях и сравнительно длительных путешествиях в космосе перенос во времени не столь велик. Но все же он есть (точнее, обязательно будет при будущих межзвездных перелетах). С принципиальной точки зрения, всегда, при любом, даже медленном, движении в пространстве происходит и перенос во времени. Только этот перенос обычно совсем ничтожен. Например, экипаж нашей космической станции «Салют», который в 1988 году в течение года двигался по околоземной орбите со скоростью восемь километров в секунду, по возвращении на Землю оказался перенесенным в будущее всего на одну сотую долю секунды.