Мозг – повелитель времени

Давайте проведем мысленный эксперимент и предположим, что, по мнению судьи, победный мяч отделился от руки игрока, находящегося в одной части поля, до того, как атомные часы в другой части поля показали конец игры. Используя высокоточное оборудование, судья позднее подтверждает, что от момента броска до окончания игры оставалась еще целая наносекунда (миллиардная доля секунды). Теперь допустим, что это была седьмая игра финала НБА191, и за ней через телескоп наблюдал космонавт, находившийся на космическом корабле, который двигался с фантастической скоростью, равной половине скорости света192. Узнав о решении судьи, космонавт приходит в изумление, поскольку видел своими глазами, что часы показали окончание игры до того, как игрок выпустил мяч из рук, и, следовательно, этот бросок не должен засчитываться. Спор относительно того, засчитывается ли мяч, и какая команда победила, не имеет никакого отношения к тому, как скоро информация дошла до космического корабля (считаем, что обе стороны это учитывают); вопрос лишь в том, что у нас есть две равноправные реальности: в одной победившая команда действительно победила, а в другой произошла судейская ошибка.

Как это возможно? Может ли быть, что два события происходят в одном порядке для одного наблюдателя и в другом для другого? И если это так, что это говорит о природе времени? Чтобы ответить на эти вопросы, следует обратиться к специальной теории относительности.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Скромное название статьи Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» не позволяло предугадать, что эта статья изменит ход развития науки. В статье Эйнштейн изложил специальную теорию относительности и обосновывал ее, исходя из двух принципов.

Первый принцип заключался в том, что законы физики едины для всех наблюдателей, движущихся с постоянной скоростью193. Этот так называемый принцип относительности Эйнштейн позаимствовал у Галилея, который указывал, что наблюдатель, находящийся в море на движущемся с постоянной скоростью корабле, не может однозначно определить, движется он или нет. Возможно, вам знакомо это ощущение, когда, внезапно очнувшись в самолете, вы не можете сразу сообразить, летите вы, выруливаете на взлетно-посадочную полосу или стоите. Принцип относительности заставляет нас определять скорость движения по отношению к чему-то еще. Когда мы говорим, что машина едет со скоростью 100 км/ч, подразумевается, что мы соотносим скорость ее движения с покоящимися предметами на планете Земля, например, со знаком, ограничивающим скорость до 80 км/ч. Однако, строго говоря, абсолютного стандарта для сравнения не существует. Для приближающейся навстречу полицейской машины скорость движения данной машины будет намного выше 100 км/ч. Более того, вполне законно сказать, что машина покоится, а дорожный знак движется со скоростью 100 км/ч. Таким образом, скорость перемещения предмета всегда относительна и определяется в каком-то конкретном контексте. С одним только исключением…

Скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения испускающего свет тела. Это второй принцип в основе теории Эйнштейна. На первый взгляд утверждение, что скорость света постоянна, может показаться вполне безобидным, но вместе с принципом относительности оно опровергает концепцию абсолютного времени.

Чтобы оценить последствия второго принципа, давайте сначала договоримся по поводу определения скорости движения. Допустим, вы находитесь в поезде, движущемся со скоростью 100 км/ч, и стреляете из пистолета по направлению движения. Вы знаете, что пуля вылетает из пистолета со скоростью 300 км/ч, поэтому видите, как пуля удаляется от вас со скоростью 300 км/ч. Допустим также, что я наблюдаю за этой сценой с платформы и определяю скорость движения пули как 400 км/ч (скорость поезда плюс скорость пули)194.