Куда течет река времени

При столь большой скорости согласно формулам теории относительности время в газовых струях должно течь на несколько процентов медленнее, чем у нас. Конечно, это не такое сильное замедление времени, которое было в случае быстрых элементарных частиц, но оно все же заметно и, конечно, с легкостью может быть измерено. Струи истекающего газа состоят главным образом из нагретого водорода. В земных лабораториях нагретый водород излучает электромагнитные волны строго определенной частоты. Если изучать излучение водорода с помощью спектроскопа, то видно, что водородный газ светит в отдельных линиях определенного цвета, соответствующего частотам колебаний испускающих свет электронов.

При замедлении времени в быстролетящих струях должна уменьшаться частота испускаемых водородом спектральных линий, свет должен краснеть. Это в действительности и наблюдается.

Заметим, что изменение частоты света, то есть его цвета, происходит при движении источника относительно наблюдателя и по другой причине, не связанной специально с теорией относительности. Это известный всем со школьной скамьи эффект Доплера: когда источник движется на нас, то частота световых волн, воспринимаемых нами, увеличивается, цвет света становится более фиолетовым. При удалении источника свет краснеет. Разумеется, эти эффекты никак не связаны с замедлением течения времени.

В случае рассматриваемой здесь звездной системы SS 433 эффект Доплера также наблюдается. Но система эта так устроена, что направление выброса струй все время меняется в пространстве с периодом в 164 дня. Дважды за этот период выброс струй происходит точно поперек нашего луча зрения, в картинной плоскости. В эти моменты газ в струях не приближается к нам и не удаляется от нас и никакого изменения частоты из-за обычного эффекта Доплера не происходит. (Мы не рассматриваем здесь сравнительно небольшую скорость движения всей системы SS 433 по отношению к нам.) Вот в эти моменты и наблюдается астрономами покраснение спектральных линий водорода, вызванное в чистом виде замедлением времени из-за быстрого движения.

Скажем еще, что замедление времени из-за достаточно быстрого движения было измерено с помощью очень точных атомных часов, помещенных на обычном рейсовом пассажирском реактивном самолете. Правда, при этом приходилось учитывать и другие эффекты, влияющие на ход часов.

Можно подвести итог. Как бы ни казался парадоксальным вывод А. Эйнштейна о том, что на быстро движущемся теле время течет медленнее с точки зрения внешнего наблюдателя (относительно которого происходит движение), этот вывод надежно проверен прямыми экспериментами, и никаких сомнений в нем быть не может.

Итак, время относительно. Абсолютного времени не существует.

Мы уже видели, что скорость света играет в теории Эйнштейна особую роль. С этой скоростью распространяются в пустоте все электромагнитные колебания любой частоты: и самые низкочастотные радиоволны, и видимый свет, и высокочастотные рентгеновские лучи, и ультражесткое гамма-излучение. По отношению к любому наблюдателю эта скорость остается одной и той же.

Теория утверждает, что скорость света самая большая из всех возможных в природе скоростей. Как метко выразился советский астрофизик А. Чернин: «Это абсолютный рекорд скорости».

Но что мешает нам разогнать тело до скорости больше скорости света?

Давайте проследим, что будет происходить с телом, если на него будет действовать постоянная сила, разгоняющая его до все большей и большей скорости. И. Ньютон считал, что если сила будет действовать достаточно долго, то тело приобретет сколь угодно большую скорость. Но по теории Эйнштейна с ростом скорости будет расти и масса тела, служащая мерой инерции, то есть мерой «сопротивляемости» тела действующей силе. Этот рост массы является следствием замечательного открытия Эйнштейном эквивалентности массы и энергии. С ростом скорости растет и кинетическая энергия тела, а значит, растет и его масса. Рост массы тела приводит к тому, что действующей на него силе все труднее увеличивать скорость. С приближением же ее к световой его масса растет неограниченно, стремится к бесконечности, и поэтому никакая сила не может заставить скорость тела перевалить световой барьер. Световая скорость является предельной для распространения любых полей и вообще для передачи любой информации.

Познакомимся теперь с еще одной особенностью времени, открытой А. Эйнштейном. Представим себе поезд, движущийся с очень большой скоростью. Один физик стоит посередине длинного открытого вагона-платформы в составе этого поезда. Другой физик стоит на земле, и поезд проносится мимо него. На передней и задней стенках вагона-платформы укреплены лампочки, которые можно зажигать. Устроим эксперимент с зажиганием лампочек так, что свет от обеих лампочек одновременно достигает «поездного» физика, как раз когда он проносится мимо «наземного» физика. И «поездной» и «наземный» физики видят обе вспышки одновременно. Какие выводы они сделают о моментах зажигания лампочек?