Тяготение как ускорение

Нам с вами интереснее другое. Опять произошло нечто хоть и удивительное, но более или менее привыч­ное: не удалось отличить движение от покоя. Почему же? Может быть, Людмила не сумела? Будь она физи­ком и отнесись к делу внимательнее, смогла бы она в закрытой комнате с достоверностью обнаружить рав­номерно-ускоренное движение и отличить его от земного (в условиях тяжести) покоя? Каким образом, каким прибором, в каком эксперименте?

Испробуем механику. Пусть Людмила построит в своей комнате миниатюрную Пизанскую башню и сбро­сит с нее пушечное ядро и мушкетную пулю. Как они будут падать?

С точки зрения ньютоновской физики, они вообще не будут падать. Они полетят равномерно по инерции с той «абсолютной» скоростью, с какой в момент сбра­сывания летела ракета Черномора через «абсолютное» пространство. А поскольку ракета летит не равномерно, а с ускорением g, пол комнаты, где находится плен­ница, очень скоро нагонит ядро и пулю. Если прене­бречь сопротивлением воздуха, времени на это понадо­бится ровно столько, сколько надо для падения ядра и пули с той же высоты под действием земного тяго­тения. Считая себя неподвижной, Людмила зарегистри­рует обыкновенное падение — точно такое же, какое бы­вает на Земле. А поэтому похищенная красавица не сможет узнать, движется она или пребывает на Земле в неподвижности.

Что ж, раз механика не сработала, испробуем опти­ку. Тут как будто есть надежда на успех, ибо ракета разгоняется (в равномерно и прямолинейно движущей­ся системе надежды на успех нет, потому что скорость света не зависит от скорости светового источника).

Пошлем тонкий луч света параллельно полу, от од­ной стены комнаты к другой. Пока световые волны пробегут комнату, она, благодаря ускорению вверх, под­нимется чуть-чуть больше, чем если бы ускорения не было. Волны же этого ускорения (вверх) не получат — и поэтому на противоположной стене они окажутся, можно думать, немножечко ниже, чем при равномерном движении или покое. Вот оно, свидетельство ускоре­ния, да?

Ничуть не бывало. Луч несет энергию, следователь­но, и массу (свет не имеет массы покоя, но имеет массу движения — вспомните предыдущую главу). Масса же обязана притягиваться к Земле. Вот и выходит, что не только в ракете, но и в комнате на Цветном бульваре световой луч отклонится книзу, к полу. В ускоренно поднимающейся комнате — потому, что сам пол, разго­няясь, приблизится к равномерно летящим световым волнам. В неподвижной — потому, что световые волны станут падать под действием силы тяжести — словно пули, выстреленные, параллельно горизонту. Наша Людмила (неподвижный относительно комнаты наблю­датель) всякий раз отметит не прямой, а изогнутый путь луча.

Свет не помог. Опять невозможно установить дви­жение!

Вывод странен: ускоренное движение равноправно с покоем в поле тяготения. Механическим и оптическим экспериментами изнутри системы отсчета не удалось предпочесть одно другому.

Этот мысленный эксперимент — начало общей теории относительности.