Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной

Помните корабль Галилея? Находившиеся в его трюме птицы, рыбы и моряки даже не подозревали о том, что они движутся. Если бы на этом корабле находилась электрическая машина, то как в этом случае следует учитывать скорость света в расчетах работы машины: относительно стен помещения или относительно удаляющегося берега? Если скорость света, как любая другая скорость, относительна, тогда и физические законы будут разными для разных наблюдателей в зависимости от того, как эти наблюдатели движутся. Эта мысль не давала Эйнштейну покоя.

ПЕРЕВОРОТ В ФИЗИКЕ

Уильям Оккам свел всю средневековую схоластическую философию и теологию к одному простому утверждению о том, что все подчиняется воле всемогущего Бога, и в дальнейшем изучал последствия данного утверждения. Несколько веков спустя Рене Декарт, развенчав западную философию, заложил основы философии Нового времени с помощью простого утверждения, которое сейчас известно каждому: «Я мыслю, следовательно, я существую». Эйнштейн поступил так же с физикой. Он был убежден в универсальности законов Максвелла, считая, что для этого необходимо одно условие: скорость света должна быть одинаковой для всех равномерно движущихся наблюдателей[414]. Он утверждал, что, в отличие от всех других объектов Вселенной, свет не подчиняется принципу относительности Галилея.

За кажущейся простотой этого утверждения скрывается нечто поразительное. Чтобы понять, насколько оно необычно, мы проведем опыт, который Эйнштейн называл «мысленным экспериментом» (нем. Gedanken), и представим, что морские волны ведут себя так же, как световые волны. Далее представим, что вы собираетесь подняться на борт катера, пришвартованного к пристани в западной части порта Сан-Марко в Венеции, что находится неподалеку от университетского городка Падуи, где жил и работал Галилей. Из-за своеобразного характера течений в Адриатике волны там движутся параллельно берегу, с востока на запад, вдоль хода судна от кормы к носу.

Пока вы и ваша подруга Алиса стоите на пристани Сан-Марко, вы наблюдаете за тем, как волны катятся вдоль корпуса катера, проходя расстояние от кормы до носа за 2 секунды. Вам известно, что длина катера составляет 10 метров. Зная это, можно легко рассчитать скорость волн – она составит 5 метров в секунду. Примем эту величину за водный эквивалент скорости света, которая, как мы знаем, должна быть одинаковой для всех наблюдателей. Вы поднимаетесь на катер и, как Галилей, берете с собой на борт клетку с волнистыми попугайчиками, аквариум, в котором плавает несколько золотых рыбок, и маленького песика, которого мы назовем Пад в честь любимого университета Галилея.

Пад с удовольствием бегает по палубе, стараясь угнаться за волнами. Он очень ловкий песик, и ему удается поспевать за быстрыми волнами, а это значит, что он пробегает от кормы до носа катера за 2 секунды. Алиса, стоя на берегу, фиксирует то же время. Вы машете ей рукой, заводите мотор и, установив равномерную скорость 2 метра в секунду, выводите катер из гавани, двигаясь в одном направлении с волнами. Вы слышите, как гудит мотор, и видите, как бурлит вода за кормой. Когда катер набрал скорость, вы проверяете, все ли в порядке с вашим плавучим зверинцем, и убеждаетесь в том, что, как и предполагал великий итальянский ученый, ничего не изменилось: птички продолжают летать, а рыбки плавать независимо от движения катера относительно берега. Как утверждал Галилей, единственное, что имеет значение, это их движение относительно судна. Таким образом, скорость относительна.