Тайны Вселенной

Представим (рис. 123), что у входа в туннель неподвижно закреплен источник света — О, посылающий сигнал — ОР в направлении движения поезда MN. Источник включается в тот самый момент, когда с ним поравняется конец последнего вагона. Луч света движется вдогонку уходящему поезду. По мере того, как свет достигает головы состава, происходит засветка фотоэмульсии на стене туннеля и на внешних стенках (или крышах) вагонов по всей длине поезда.

Если допустить, что длина туннеля и железнодорожного состава достаточно велика, а поезд движется с околосветовой скоростью, то получим следующие результаты мысленного эксперимента. Чем выше равномерная скорость поезда, тем большее время потребуется свету, чтобы достичь головного вагона (это происходит потому, что начальная точка состава непрерывно убегает; по мере продвижения поезда вперед свет займет положение МyNy. Если свет, догоняющий поезд, погаснет, как только достигнет головной точки (или отразится зеркалом в обратном направлении), то картина засветки фотоэмульсии на внешних стенках вагонов будет отличаться от картины, получившейся на стене туннеля.

Что же именно произойдет? Чтобы воочию уяснить это, поезд по окончании эксперимента придется остановить и вернуть назад к въезду в туннель. Если поместить конец последнего вагона вровень с источником света (то есть совместить точки А, М, O, откуда начиналось движение светового луча), то тень засветки на стене туннеля АВy=ОР окажется по длине больше, чем длина самого поезда — MN, и, соответственно, больше тени засветки на внешних стенках вагонов от их исходной до конечной точки. МN=MyNy, но MN^{1}

К ЗВЕЗДАМ БЫСТРЕЕ СВЕТА!

Автору уже доводилось совершать мысленный сверхсветовой полет. И неоднократно. Его спутником и вожатым в этом увлекательном путешествии был опять-таки профессор В. П. Селезнев. Мы даже две книги на эту тему совместно написали. Одна так и называется «К звездам быстрее света: Русский космизм вчера, сегодня, завтра» (М., 1993). Уместно воспроизвести здесь основные вехи сверхсветового полета в космические дали, где между соавторами развернулся такой диалог.

Автор. Выявление закономерности движения материальных тел, света и полей гравитации показало, что никаких ограничений в скорости относительного перемещения не существует. Почему бы нам не представить, как будет происходить космический полет со сверхсветовой скоростью? Поскольку существует такая возможность, мы можем ею воспользоваться как первопроходцы для дерзновенного научно-технического подвига — совершить, хотя бы мысленно и в мечтах, полет быстрее света к далеким звездам.

Существуют ли практические возможности, естественно, в будущем, реализовать подобную идею?

Профессор. Вопрос затрагивает чрезвычайно сложную проблему, которую можно решить, если основываться не на фантазиях, а на научной базе, учитывающей будущие достижения технического прогресса чрезвычайно высокого уровня. Конечно, в настоящее время подобная задача кажется несбыточной мечтой. Но впечатляющие успехи в области космонавтики вселяют оптимистическую надежду. Рассмотрим принципиальные возможности полета со сверхсветовой скоростью. Как известно, тяга ракетных двигателей не зависит от скорости движения ракеты, а только от скорости вытекания газов из сопел двигателей и запасов топлива. О том, какие скорости полета могут быть достигнуты, можно судить по следующему примеру. Пусть у звездолета имеются фотонные ракетные двигатели, то есть фотоны вылетают конечная масса ракеты будет составлять 1 процент от начальной массы (такие соотношения бывают и у современных космических ракет), то ракета может достичь 4,6 скорости света. При перегрузке в одну единицу (космонавты будут воспринимать силу, равную силе веса на Земле) разгон ракеты до такой скорости будет продолжаться около четырех с половиной лет (здесь не учитывается сопротивление космической среды, которое при таких скоростях может оказаться значительным и опасным). Во всяком случае, полеты к далеким звездам в обозримый отрезок времени превращаются из фантастических гипотез в реально осуществимые проекты.

Автор. Кстати, здесь мы вовсе не будем первопроходцами в таком путешествии. Первыми были Данте и Беатриче, совершившие воспарение в «Рае» при помощи светового потока и со скоростью света. Данте так передает свои ощущения от этого полета:

Я видел — солнцем загорелись дали
Так мощно, что ни ливень, ни поток
Таких озер вовек не расстилали.
Звук был так нов, и свет был так широк,
Что я горел постигнуть их начало;
Столь острый пыл вовек меня не жег…