Знание-сила, 2004 № 06 924)

По счастью, они на тот момент не изменились, и мы, добившись прилета дополнительного борта, оказались в Якутске. Наутро 13 сентября выпал снег, напомнив нам о "холодной колыбели жизни". Вряд ли холод помог чему-либо зародиться, но мороз и голод сибирской зимы 1998-1999 годов, наверное, перенесли не все. Я писал по собранным в пути адресам. Ответа не было...

Ал Бухбиндер

Парадокс Архимеда

Школьные дисциплины, если мы, конечно, не имеем к ним профессионального отношения в дальнейшей жизни, остаются в нашей памяти зачастую всего лишь набором не состыкованных друг с другом, но словно данных на века дат, фактов и законов.

Школьные "персонажи" — писатели, исторические деятели, ученые — также порой запоминаются нам лишь по готовым каноническим описаниям, в которые время с трудом вносит коррективы.

Но оно-то, время, не стоит на месте, не мирится с незыблемыми формулировками и авторитетами, заставляя пересматривать с высоты сегодняшнего дня, казалось бы, неизменные истины.

Вот и в таких, вроде бы навсегда установленных положениях, как законы Архимеда и Ньютона, неутомимые исследователи по сию пору пытаются отыскать "прорехи". Не дает покоя и фигура самого Ньютона, со стереотипным представлением о которой не могут смириться историки.

Новое в привычном мире науки — наверное, такой "шапкой" можно объединить эти несколько сюжетов.

Известно, что теория относительности Эйнштейна (ее иногда называют еще "специальной" или "частной" теорией относительности, чтобы отличить от "общей", как называют эйнштейнову же теорию гравитации) полны м-полна парадоксов. Частная теория относительности утверждает, например, что два близнеца, один из которых совершил кругосветное или космическое путешествие с околосветовой скоростью, а другой оставался дома, состарятся по-разному.

Копье, влетающее с околосветовой скоростью в ящик, длина которого равна длине копья, может, с точки зрения одного наблюдателя, поместиться в ящике, а с точки зрения другого — пробить его насквозь. И так далее. Парадоксы эти эффектны, но всегда разрешимы. Внимательное, осторожное и последовательное рассуждение быстро показывает, что учет поначалу незамеченных деталей приводит к одинаковости результата, с точки зрения обоих наблюдателей. Реальность не "раздваивается", она остается единой для всех.

Недавно, однако, физики обратили внимание на парадокс, который оказалось не так-то просто объяснить. Поскольку речь в нем идет о телах, погруженных в жидкость, его назвали "релятивистским парадоксом Архимеда" (релятивистское — это все, что относится к теории относительности, то есть к релятивистской теории).

Представьте себе подводную лодку, плотность которой в точности равна плотности воды, так что она и не тонет, и не всплывает в океане. Теперь вообразите, что эта подлодка по каким-то причинам приобрела околосветовую скорость.

По законам частной теории относительности масса движущихся тел возрастает тем больше, чем ближе их скорость к скорости света. Но если масса подлодки возрастает, она должна затонуть. С точки зрения берегового наблюдателя, подлодку ждет судьба "Курска": она обязательно пойдет на дно. Однако капитан подлодки видит ситуацию иначе. Это не он движется, а вода вокруг его корабля несется с околосветовой скоростью. В таком случае молекулы воды в каждом ее кубическом сантиметре должны становиться массивнее, то есть плотность воды должна стать больше, чем подлодки, — та будет вытолкнута из воды на поверхность.

Так что все-таки: утонет или всплывет релятивистская подводная лодка?

Вопрос этот был поставлен еще лет пятнадцать назад американским физиком Джеймсом Супли, который первым обратил внимание на сей парадокс. Но ни сам Супли, ни другие физики не придали тогда этой занятной ситуации особого значения и не попытались ее объяснить, будучи заранее уверенными, что в теории относительности все в порядке и этот парадокс — такой же кажущийся, как все другие, нужно только посидеть и подумать, какая деталька там не учтена. Однако физику из бразильского университета в Сан-Паулу Джорджу Матсасу, которому этот же вопрос был недавно задан его студентом, не удалось отговориться общими рассуждениями о "непротиворечивости" теории относительности" — студент оказался настойчивым, и Матсас вынужден был обратиться к литературе. А поскольку он обнаружил, что в литературе готового ответа нет, пришлось искать его самому. Что ж он нашел?