Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Дальше напряжение только нарастает. Кусок урана, взрывающийся при облучении его нейтронами, еще предстояло приготовить. (28 января Президиум Академии наук СССР, имея в виду примерно эту задачу, обратился в Совет народных комиссаров с предложением «Об организации работ по изучению атомного ядра».) Выделяемая таким куском урана энергия – впервые появившаяся в поле зрения в начале 1939 г. – это часть массы. Решительно никто не представлял себе этого в 1905 г., когда не было известно даже о существовании атомного ядра, а связь массы и энергии была довольно абстрактным знанием, полученным (что вообще-то удивительно) из свойств движения. К ним мы и возвращаемся.

*****

Темпы времени. Мы живем во Вселенной, в структуру которой встроено наличие абсолютной скорости – скорости света. Она одна для всех. Для внутренней непротиворечивости такого устройства что-то еще должно работать не так, как мы привыкли. Например (см. рис. 5.1), «вычитание» – а точнее, нечто заменяющее вычитание – половины скорости света из самой скорости света должно давать не половину, а в точности скорость света; очевидно, должны систематически действовать какие-то правила, отличные от ожидаемых наивно. Но при этом опыт с движением, накопленный в обычных условиях (от почти житейских ситуаций до космических полетов), – это как-никак опыт, и, если некоторая хитрая система правил и описывает «фокусы» со светом, она же должна каким-то образом воспроизводить привычные нам свойства движения в обычных условиях – где скорости и вычитаются (теннисный мяч вслед уходящему поезду), и складываются (ураган и самолет) обычным образом.

В основе правил, которые на самом деле работают в нашей Вселенной, – относительность ряда вещей, а именно их зависимость от движения относительно наблюдателя[79]. Относительность является механизмом, обслуживающим наличие абсолютной скорости. Относительными оказываются ход времени и длина в направлении движения: расстояние между носом и соплом ракеты для внешнего наблюдателя меньше в определенное число раз в зависимости от скорости ракеты относительно него, а часы в движущемся поезде выглядят для вас идущими медленнее тех, что у вас на руке, если вы стоите на перроне. Дело вовсе не в устройстве часов и не в том, что с ними «что-то произошло», – наблюдатель, путешествующий вместе с часами, ничего не обнаружит; дело именно в различном восприятии одного и того же явления (в данном случае – темпа времени) различными наблюдателями. Но заметными все эти эффекты делаются только при большой скорости ракеты, поезда и т. п. относительно космодрома, или перрона, или другой ракеты, или другого поезда. «Большая скорость» здесь и везде в подобных случаях означает скорость, составляющую существенную долю скорости света – например, 1/4 или тем более 1/3, а много лучше, конечно, 9/10. (Кстати говоря, если бы в нашей Вселенной не было абсолютной, одной для всех скорости, то и само понятие «больших» и «малых» скоростей не имело бы смысла, потому что скорости относительны.) Наш ежедневный опыт и близко не подходит к такому, поэтому мы этих эффектов не замечаем.

Относительность – зависимость от относительного движения