Квантовый ум. Грань между физикой и психологией

Аналогичные эксперименты, проводившиеся гораздо более тщательно Майкельсоном и Морли (которые использовали не поезд и мост, а интерферометр), показали, что, с точки зрения мужчины на мосту, измеряемая скорость света остается одной и той же, независимо от того, идет ли женщина по крыше поезда или стоит на месте.

В действительности, независимо от того, идет ли женщина по крыше поезда вперед или назад, стоит ли она на месте или прыгает, независимо от скорости поезда или скорости, с которой она идет по его крыше, мужчина на мосту всегда измеряет одну и ту же скорость света.

Мы уже видели, что скорость – это расстояние D, проходимое чем-либо за количество времени T. Если мы называем скорость света с, то с равно D,

деленному на T (то есть с = D/T). Таким образом, каждый раз, когда мужчина на мосту измерял расстояние, на котором находилась от него женщина, судя по положению поезда на рельсах, и делил его на время, которое требовалось свету ее фонаря, чтобы дойти до него, он всегда получал одну и ту же скорость света. Но как скорость могла бы быть одной и той же, если бы иногда женщина и ее фонарь двигались по крыше поезда вперед, а иногда назад?

Результаты эксперимента Майкельсона-Морли потрясли физиков. Как такое может быть? Результаты указывали на серьезный парадокс. Тут появился Эйнштейн, который был очень независимым от нашего обычного чувства пространства и времени. Он разработал свою теорию и сказал: «Смотрите на вещи проще. Вам нужно всего лишь верить экспериментальным данным. Измеряемая скорость света всегда остается одной и той же, то есть с = D/T. Но D/T

– это отношение. Поэтому если скорость или, точнее, отношение расстояния ко времени остается одним и тем же, значит, обычные понятия времени и пространства должны быть изменяемыми!» Пространство и время между мужчиной и женщиной должны сжиматься или расширяться в зависимости от скорости женщины относительно мужчины.

Чтобы D/T оставалось одним и тем же, то, что он измеряет как метр и секунду в одной из ее систем отсчета (или для одной из ее скоростей), должны сжиматься или расширяться, когда она находится в другой системе отсчета (или движется с другой скоростью). Если использовать для представления ситуаций, в которых она движется медленнее или быстрее, цифры 1 и 2, то для того, чтобы D/T = D₂/T₂, результаты измерения расстояния D

и времени T должны становиться больше или меньше, в зависимости от ее скорости.

Если скорость света равна 300, то расстояние и время, или D/T, измеренные при одной скорости поезда, могли бы равняться, например, 600/2. Но когда женщина на поезде движется медленнее, D и T, измеряемые в том же месте, по-прежнему имеют отношение, равное 300. Следовательно, при другой скорости поезда измеряемые мужчиной величины D и T могут быть равными 6002/2,006. Иными словами, результаты измерения пространства и времени меняются с изменением скоростей. Чтобы с оставалась одной и той же, D

и T должны увеличиваться. Например,

Чтобы скорость света оставалась одной и той же, время должно расширяться и сжиматься. Скорость света не могла бы оставаться постоянной при разных скоростях поезда, если только не меняются результаты измерения времени и пространство. Если поезд ускоряется, например, с 50 до 100 км/час, то результаты измерения расстояния и времени на этом поезде тоже будут меняться.

Потрясающая вещь в отношении постоянства результатов измерения скорости света состоит в том, что минута перестает быть минутой при всех обстоятельствах. Минута перестает быть чем-то фиксированным, постоянным и меняется для мужчины на мосту, когда меняется скорость движущейся системы женщины на поезде. Одна минута, которую отмеряют ее часы, будет отличаться от его измерения одной минуты.

Эйнштейн об этом не беспокоился, а просто думал, что времена и пространства, которые измерял мужчина на мосту, зависели от скорости поезда. Эйнштейн полагал, что чем быстрее идет поезд, тем больше изменяется или искажается время. Время, измеряемое женщиной по отношению к системе отсчета поезда, ее «истинное» время, является тем же временем, которое измеряет мужчина на мосту, только если поезд не движется. С увеличением скорости поезда, время, измеряемое ей на поезде, а им – на мосту, становится разным. Это означает, что если она находится в движущемся поезде, а он нет, то их часы показывают разное время, даже если до этого они были точно сверены. На самом деле, чем быстрее идет ее поезд, тем более искаженным и замедленным, по его мнению, становится время.