Не фантастика, а наука

Сергей Александрович Чумаков

Почему инопланетная жизнь возможна? Как планировали построить атомный звездолёт? Почему премию Нобеля не вручают математикам? Что настоящая наука говорит о вечном двигателе? Об этом и много другом в форме коротких заметок читатели могут узнать из новой книги преподавателя физики и популяризатора науки. Рекомендовано тем, кто скучал на уроках физики.

Относительная заметка

В нашем мире всё относительно — таков один из принципов Вселенной. Следствие из этого простого факта гораздо удивительнее, чем можно представить. И уж конечно, здесь нет ничего общего с обычными бытовыми отговорками и смыслом, который в них вкладывают кухонные философы.

В начале прошлого века наука оказалась на грани очередного интригующего открытия, которым стала теория относительности. Учёные Пуанкаре и Эйнштейн, известные ныне почти каждому, кто не прогуливал слишком много лекций по физике, предложили концепцию, которая описывала бы многие процессы во Вселенной с подходящей точностью. И одним из главных постулатов этой теории стало понятие относительности, которое неразрывно связано с постоянством скорости света и замедлением времени.

Подумайте, а как мы определяем время? По часам, это верно, но в основе этого способа лежит достаточно простой принцип. Время можно описать как промежуток между какими-то событиями, будь то движение стрелки от одной точки до другой, или как результат деления пройденного расстояния на скорость, если мы рассматриваем движущиеся объекты. Простое определение и простое математическое описание, когда речь заходит о житейских задачах, вроде того, за сколько можно дойти до остановки спокойным шагом, если до неё 100 метров. Но вот когда мы рассматриваем обычный свет, от Солнца, от фонаря или зажигалки, то сталкиваемся с удивительными особенностями.

Давайте посмотрим, что будет происходить, если два человека под фонарём бегут навстречу друг другу с разными скоростями. Для приближающегося к источнику наблюдателя и для удаляющегося, как бы быстро они это не делали, свет всегда будет обладать одинаковой скоростью, хотя может пройти при этом разные расстояния. Отсюда следует странный вывод — для одного участника забега свет будет очень быстрым, а для другого — медленным, хотя источник во всех случаях одинаков. И как же найти ответ, кто из них прав? Надо просто отказаться от концепции, что время для наблюдателей течёт абсолютно одинаково. Эта простая и логичная поправка приводит к интересным парадоксам. Если наблюдатель двигается быстро, а мы, находясь в состоянии покоя, следим за его часами, то увидим — они замедляются. А вот для движущегося человека будет казаться, что наши часы ускоряются. Более того, подобный вывод был уже многократно проверен и, обладай мы чрезвычайно точной техникой за пределами лаборатории, можно было бы попросить бегунов преодолевать дистанции с разными скоростями и регистрировать, насколько разошлись в показаниях их часы.

Раз уж мы заговорили о скорости света, то почему бы не сконструировать устройство, которое позволит человеку двигаться удивительно быстро, за секунду пролетая около 300 000 километров, то есть достигая светового барьера? И тут снова коварные законы природы, называемые нами теорией относительности, не позволят осуществиться задумке. Если у тела есть какая-то масса, отличная от нуля, то с приближением к скорости света, масса будет увеличиваться вплоть до бесконечности. А для разгона тела с подобной массой потребуется приложить бесконечную энергию