Никола Тесла — повелитель молний. Научное расследование удивительных фактов

Кроме замедления времени на космических аппаратах, которое много десятилетий назад зафиксировали особо точные атомные хронометры, существует еще несколько доказательств правоты гениального физика. Наиболее популярны два, связанные с уже известными нам ускорителями микрочастиц — синхрофазотронами и… космической погодой.

Дело в том, что миг жизни многих микрочастиц очень краток. Особенно часто встречаются короткоживущие осколки частиц после их столкновения в мощных ускорителях. И если бы не их очень высокая скорость, то ученые не скоро бы узнали об их существовании. Теория относительности «продлила» их жизнь и сделала доступными для научных исследований. То же самое касается и космических ливней микрочастиц, определяющих «погоду» в безвоздушном пространстве. После того как в верхних слоях атмосферы побывали геофизические ракеты, исследующие верхние слои атмосферы Земли, ученые поняли, что нашу планету непрерывно омывают космические ливни микрочастиц. Космос заполнен очень странными и необычными небесными телами — звездами, туманностями, может быть, даже таинственными провалами черных дыр, и многие из них выбрасывают потоки микрочастиц. Самые сильные космические «дожди», конечно же, образует «солнечный ветер», испускаемый нашим светилом. Когда на Солнце бушуют вспышки и появляется череда солнечных пятен, порывы солнечного ветра способны вызвать на Земле магнитные бури. В это время нарушается радиосвязь, ухудшается состояние метеочувствительных людей, а в высоких южных и северных широтах начинают пылать фантастические фейерверки полярных сияний.

В горах Кавказа, Альпах и Кордильерах расположен ряд высокогорных лабораторий, исследующих «капли» космических ливней, достигающих земной поверхности. Там, в заоблачных высях, физики заметили множество микроскопических космических гостей. И среди них были частицы, которые попали в измерительные приборы только благодаря релятивистскому замедлению собственного времени жизни.

Какие еще после этого нужны убедительные доказательства правоты теории относительности?

Теперь вернемся к другому основополагающему камню в фундаменте прекрасного дворца теории относительности. Это разгадка эксперимента Майкельсона — абсолютное постоянство скорости света в вакууме. Почему именно в вакууме и что это такое?

Вакуум — это безвоздушная среда, окружающая Землю и все другие планеты Солнечной системы, летящие по своим орбитам вокруг Солнца. В космосе также есть облака пыли и газа, которые астрономы называют туманностями. Плотность их ничтожна, но это уже «грязный» вакуум. Чистый вакуум можно найти вдалеке от звездных островов — галактик и звездных скоплений, но и там, на километры «пустого» пространства обязательно окажется один-два атома какого-либо вещества. Скорее всего, это будут атомы водорода — самого распространенного газа во Вселенной.

Оказывается, что скорость света абсолютно одна — эталонная — для вакуума (299 792 000 м/с) и немного другая в иных средах. Вот, например, вылетела мельчайшая частичка-волна света — фотон — из далекой звезды и попала в межзвездные облака. При этом скорость ее немного замедлилась. Вышла она в открытый космос — скорость опять стала эталонной. Достигла атмосферы Земли — скорость снова упала. Вошел фотон в стекло линзы телескопа — его движение замедлилось еще больше. Наконец, свет проник в глаз астронома, еще раз изменил в прозрачном зрачке свою скорость, попал на сетчатку и… исчез. Ведь фотоны существуют только в полете со скоростью света! Остановка для них — мгновенная смерть, вернее превращение в энергию других частиц. Если вас заинтересовали эти до сих пор во многом загадочные частицы света, обязательно прочитайте замечательную книгу академика С. И. Вавилова «Глаз и Солнце» [4].

Конечно, сразу же принять на веру один из главных релятивистских постулатов («постулат» от лат. postulare — «требование», «утверждение, принимаемое без доказательств») о постоянстве скорости света трудно. Для этого надо решительно переступить через повседневный опыт и здравый смысл. Если мы сравнительно легко понимаем относительность скоростей движения и покоя, то понятие независимости (или, как говорят ученые, инвариантности, то есть отсутствия вариантов) скорости света от движения системы отсчета сразу же вызывает какое-то внутреннее недоверие. Представьте себе путешествие в поезде, когда у ваших окон стоит другой состав. Если электровоз трогается с места очень плавно (это чаще присуще тепловозам), то трудно даже сначала сообразить, что же пришло в движение: соседний состав, перрон в противоположном окне или ваш поезд.