Архив рубрики: В прошлое путь закрыт

Холодный душ

Криминальные, торговые и транспортные эпизоды, приведенные в последних главах, изобретены для пущей наглядности эйнштейновских эффектов. Но, надо по­каяться, сделано это с полной безответственностью. Никогда и нигде не сбудется ничего подобного. Причин много. Самые веские щедро выдает в своих формулах сама теория относительности. Вникнув в них, видишь, что придуманные нами театральные эпизоды бесстыдно утрированы.

Если проделать вычисления, то станет особенно ясно, как далеки релятивистские скорости от привычных нам скоростей — поездов, самолетов, даже спутников и лунников. Так, в реактивном самолете время замедляется для земного наблюдателя на 0,000 000 000 000 5; на та­кую же ничтожную долю уменьшается длина. Для космического корабля в орбитальном полете соответ­ствующая цифра составляет 0,000 000 000 5 — пять де­сятимиллиардных. Попробуй заметь! Правда, эта вели­чина доступна измерению средствами современной экспериментальной техники. Запустив спутник, через несколько лет можно надеяться уловить отставание летя­щих на нем часов примерно на тысячную долю секун­ды по сравнению с земными. Но практически — ника­кого изменения. Вплоть до скоростей в тысячи кило­метров в секунду действует старая, проверенная и перепроверенная механика Ньютона.

Даже при скорости 30 000 километров в секунду ре­лятивистские эффекты ничтожны: относительное замед­ление часов и укорочение продольных размеров состав­ляет пять тысячных. Половина световой скорости дает 15 сотых. Чтобы зримо ощутить своеобразие эйнштей­новской физики, нужны еще более высокие скорости — совсем близкие к заветному пределу. 225 тысяч кило­метров в секунду — время замедляется и длина умень­шается на 25 процентов от собственных; 260 тысяч — на 50 процентов, 294 тысячи — на 80 процентов, 299 ты­сяч— на 90 процентов. Разумеется, ни о какой «торговле», ни о каких «подглядываниях в зеркала» или «посадках на ракету» при таких гигантских относи­тельных скоростях не может быть и речи.

Далее эффекты Эйнштейна нарастают стремительно. Скорость, меньшая световой на сотую долю процента, дает семидесятикратное замедление времени.

Судя по злоключениям с космической диверсией (около двадцати световых минут релятивистского пути ракеты против двух световых месяцев расстояния, изме­ренного с Земли), скорость звездолета «Заря» не до­стигла световой меньше, чем на стотысячную долю про­цента. В эпизоде с бегством Клио суммарная скорость была меньше световой на четыре миллионных доли про­цента (так, кажется, и было сказано сыщиком-релятивистом, поймавшим пирата).

Но, увы, с подобными скоростями никакие ракеты летать не могут. Тут наука особенно решительно одер­гивает бесшабашную фантастику. И охлаждающий душ на возбужденные головы мечтателей льет опять-таки сама теория Эйнштейна. Вето накладывает относитель­ность массы — еще не упомянутый важнейший эффект, о котором пойдет речь в следующей главе.

Упражнения на эскалаторе

На Земле Клио был водворен в камеру и наказан за побег принудительным уроком физики. Тема урока — релятивистские законы сложения скоростей.

И вот учебный каземат. Властным взглядом майор Прошкин усадил заключенного Клио за парту. Написал на доске:

«Задача. Эскалатор в метро ползет вниз со скоро­стью три километра в час. Пассажиру некогда, и он сбегает по эскалатору со скоростью три километра в час относительно ступенек. Какова скорость пассажира относительно стен шахты?»

 - Прошу решить,— сухо приказал майор.

Клио вспомнил, как давно-давно, еще маленьким ша­лопаем, школяром-третьеклассником, он получил похо­жую задачу. Тогда он написал 3+3=6 и заработал пять с плюсом. И сейчас взрослый Клио решил задачу так. Робко написал на доске результат сложения ско­ростей пассажира и эскалатора: 6 километров в час.

Майор сказал, что ответ правильный, но строго до­бавил:

— Однако, когда вы, задумав убежать в прошлое, захотели так же просто сложить скорости, близкие к световой, задача не решилась.

— Почему же? — спросил недоумевающий Клио.
— Потому, что при малых относительных скоростях ничтожны поправки, вносимые теорией Эйнштейна. А при скоростях, близких к световой, они огромны. Их необходимо учитывать, чего вы не сделали.

Клио сокрушенно молчал.

 - Скажите, что такое скорость? — терпеливо спро­сил майор.
 - Путь, пройденный за какое-то время,— с готов­ностью ответил Клио.

Прошкин согласился:

 - Да. Но вот что надо помнить. Когда вы безза­ботно складывали скорости по правилам школьной арифметики, то молчаливо допускали, что масштабы пути и времени для шахты, для пассажира и для эска­латора одинаковы. Может это быть, если скорость эскалатора и пассажира близки к скорости света? Может?

— Я вас спрашиваю!..

— Наверное, нет,— неуверенно промямлил заклю­ченный.

 - Не «наверное», а наверняка нет! — воскликнул Прошкин.— Как только эскалатор помчался относитель­но шахты почти со скоростью света и пассажир побе­жал с подобной скоростью относительно эскалатора (допустим такое ради сохранения прежнего примера), у каждого участника этого сложного движения появля­ются релятивистские оценки событий в других системах отсчета. Для шахты метры эскалатора будут укоротив­шимися, секунды — удлинившимися, для эскалатора метры пассажира сократятся и секунды пассажира ста­нут дольше. Поэтому для шахты скорость пассажира бу­дет хоть и больше скорости эскалатора, но меньше све­товой. Так что и этим воровским способом обогнать свет и, значит, удрать во вчерашний день не удастся. Вот она, ваша ошибка, гражданин Клио! Поражаюсь вашему не­вежеству!

Клио опустил голову. Он был посрамлен. Ему было мучительно стыдно. А майор продолжал:

— Далее допустите совсем уж невероятное происшествие — в метро погас свет. Бегущий пассажир выни­мает из кармана фонарик и освещает себе дорогу. Свет из фонарика мчится со скоростью света. Это — относи­тельно фонарика. А относительно шахты?

— Э... Вдвое больше, гражданин майор...

— Неверно! Ничего вы не поняли! Относительно шахты скорость света — та же. Она не увеличивается ни на йоту! Ведь мы с вами вернулись в своих рассужде­ниях туда, откуда отправлялись,— ко второму постулату Эйнштейна: скорость света не зависит от движения ис­точника.

Под конец урока майор подошел к доске.

— Если бы вы, гражданин Клио, проштудировали графики Минковского, то вряд ли затеяли бы эту свою нелепую попытку убежать в про­шлое. Мировая линия вашей пиратской «Медузы» ни при каких условиях не может пересечь световую линию. В той мировой точке, где «Медуза», сорвавшись с кры­ши мчащегося звездолета, полетела вперед, ее мировая линия лишь чуточку круче наклонилась к световой ли­нии, попав в область скоростей, где для Земли еще дольше секунды и короче километры. Вот график (ка­либровочных линий времени и расстояний я не рисую):

2016-02-14 14-25-18 Скриншот экрана

 Мировая линия «Медузы» лишь чуть нагнулась, и скорости сложились совсем не арифметически. Вот фор­мула: суммарная скорость

2016-02-14 14-35-35 Скриншот экрана

где v1— скорость первой движущейся системы отсчета, в которой движется со скоростью v2 вторая система от­счета; знак плюс — для совпадающих по направлению движений, минус — для противоположных. Когда ско­рости v1 и v2 малы по сравнению со световой, выходит обычное классическое v = v± v2. Ясно?

— Ясно,— не очень уверенно сказал Клио.

Ну, а читателям, я надеюсь, вполне ясно.

Бдительность детектива

У Клио был план. Беглый пират считал этот план гениальным. И — о, удача! — судьба распорядилась так, что всю техническую часть плана разбойнику удалось исполнить блестяще.

Сидя за штурвалом «Медузы» и всматриваясь в звездное небо, дерзкий беглец заметил невдалеке то, что искал — разгоняющийся космический лайнер выс­шего класса. Это была наша старая знакомая, краса­вица «Заря». Теперь она совершала экскурсионный рейс по маршруту Земля — Бетельгейзе. И вот, пока «Заря» двигалась сравнительно медленно, Клио сумел нагнать ее и тайком посадил свою черную «Медузу» на ее широкую обтекаемую крышу. Посадил и крепко привязал танталовым канатом. А «Заря» все разгонялась. Под­сматривая в рубку звездолета, Клио видел на спидо­метре цифры: 100 тысяч километров в секунду, 200, 250 тысяч. Потом — 290; 299; 299,9... Никем не заме­ченный, пират разгуливал по крыше в своих изящных магнитных полуботинках. Он потирал руки: еще бы, его «Медуза» быстрее, чем 150 тысяч километров в секунду, лететь не могла.

Ничего злодейского в замысле Клио на этот раз не было. С «Зари» он задумал улететь в прошлое — всего-навсего. Как только спидометр межзвездного лайнера показал скорость лишь на стотысячную долю процента меньше скорости света, пират решил, что пора дейст­вовать. Влез в «Медузу», нацелил ее вперед, точно по пути «Зари», и включил свой ракетный двигатель на полную мощность.

«Медуза» вздрогнула и понеслась. Тотчас «Заря» оказалась где-то далеко-далеко позади. Скорость «Ме­дузы» относительно «Зари» составила все доступные ей 150 тысяч километров в секунду. Значит, относи­тельно Земли всего вышло примерно 450 тысяч кило­метров в секунду, а это в полтора раза быстрее света. «Полетаю немного, а потом, не сбавляя скорости, повер­ну домой. Ура! Да здравствует светлое, безгрешное про­шлое, в которое я вернусь!» — ликовал Клио.

Радужные картины рисовались в мечтах бандита. Он блаженно закрыл глаза и начал дремать. Но тут из радиотелефона прозвучали чеканные слова:

— Гражданин Клио, руки вверх!

Пират вздрогнул. Оглянулся по сторонам. Рядом с «Медузой» летела легкая спецракета с надписью: «УРСС». Бандиту был превосходно известен зловещий смысл этого сокращения: «Уголовный розыск Солнеч­ной Системы». В иллюминаторе виднелись серые, со спокойной смешинкой глаза того самого детектива, ко­торый задержал Клио в кафе. Майор Прошкин! На бег­леца было угрожающе нацелено дуло пистолета.

— Вас не может быть! — завопил ошарашенный пи­рат.

— Почему же? — иронически спросил майор.

— Потому что вы можете быть только в будущем, а я уже лечу в прошлое...— Разбойник от волнения заикался.— Я ведь несусь бы-бы-быстрее света!..

— Ничего подобного,— устало возразил Про­шкин.— Ваша скорость относительно Земли на четыре миллионных доли процента меньше световой. Так что в прошлое вы не летите. Так же, как и я. Даже мы, работники уголовного розыска, не можем превысить световую скорость. Вы опять доказали свою невежест­венность— не знаете, как складываются скорости в тео­рии относительности. Стыдно, гражданин! Давайте-ка поворачивайте!..

Пират совершает побег

Как ни печально, но я должен сообщить вам прене­приятное известие. Пока мы чертили графики, меж­звездный пират Клио бежал из-под ареста. Это случи­лось ночью. Часовой увлекся детективным романом и не заметил, как заключенный робот (на следствии бы­ло установлено, что Клио — действительно робот, при­чем очень поверхностно обученный) расплавил своим огненным дыханием стальную решетку и вылез из окна милиции.

Было тихо. Звезды стояли в вышине. В траве стре­котали кузнечики. Клио на цыпочках выбрался на ули­цу. Последним трамваем приехал на окраину городка. Добрался лесными тропами до своего звездолета «Ме­дуза», спрятанного в кустах.

В голове Клио бродили туманные мысли. Роботу было досадно, что так нелепо сложилась его жизнь. Хо­телось изменить темное прошлое, начать жизнь снача­ла. «Бежать, немедленно бежать... Но куда? Куда? О, если бы мне удалось вернуться хоть на год назад! — мечтал космический бандит.— Тогда я не стал бы снова на преступный путь... Я начал бы заниматься спор­том, пошел бы учиться в вечернюю школу взрослых из разрушителя я превратился бы в созидателя...»

Тут Клио сверкнул глазами и хлопнул себя по лбу. «Ба! — воскликнул он.— А ведь я еще в силах испра­вить свое печальное положение...» Отрывочные сведе­ния по теории относительности забродили в его отчаянной кристаллической голове и наконец вылились в логическую цепочку, которая показалась пирату безошибочной.

«Моя задача,— торопливо соображал робот-разбой­ник,— заключается в том, чтобы вернуться в прошлое, года на два назад. Тогда я, само собой разумеется, начну новую жизнь, мирную и честную. Из теории Эйнштейна вытекает, что для путешествия в прошлое нужно совсем немного — просто полетать некоторое время со скоростью большей, чем скорость света. Недаром эта идея уве­ковечена в стихах:

Сегодня в полдень пущена ракета.

Она летит куда быстрее света

И долетит до цели в шесть утра

...Вчера».

Клио с пафосом продекламировал это четверостишие и стал размышлять дальше.

«Правда,— вспомнил он,— Эйнштейн наложил за­прет на сверхсветовые скорости, ибо иначе пришлось бы допустить нарушение принципа причинности и разре­шать следствиям совершаться до причин. Но мне-то как раз и не нужно никакой причинности! Я готов дать раз­решение следствию произойти раньше причины! В этом мое спасение! Значит, дело за малым — полетать бы­стрее света. И моя верная «Медуза» поможет мне в этом!»

Клио ласково погладил черный бок ракеты, подбро­сил охапку хвороста в топливный отсек. Кряхтя, влез в кабину, захлопнул люк и решительно нажал на стартер.

«Медуза» заворчала, закашляла дюзами, рванула вверх и, сбив несколько шишек с окружающих сосен, взмыла в высокое черное небо.