Владимир Львов - Альберт Эйнштейн

Необычайный эффект «замедленного старения» мезона, пополнив список экспериментальных подтверждений теории относительности, заставил вспомнить об одном парадоксальном рассуждении, рассматривавшемся еще в первые годы эйнштейновской теории.

Если ход часов на движущихся материальных «площадках» замедляется, то пассажиры межпланетной ракеты, умчавшейся с большой скоростью прочь от нашей планеты, будут стареть гораздо медленнее, чем их сверстники, оставшиеся на Земле. Ведь замедление течения времени должно сказаться, бесспорно, не только на периоде качания маятника и на беге часовой стрелки, но и на ритме всех процессов в организме. Темп биений сердца, скорость обмена веществ в клетках, ритм замыканий и размыканий в нервных путях — все должно быть иным в ракете, движущейся по отношению к Земле, если вести счет времени по циферблату часов Земли. Подсчет показывает, что пассажир ракеты, двигавшейся в два раза медленнее, чем свет, вернувшись домой после трех лет странствий (исчисленных «по часам ракеты»), увидит Землю и всех людей на ней постаревшими на пять лет. Звездоплаватель же, летевший со скоростью в 99 процентов от быстроты света, после трех лет отлучки обнаружит, что на Земле прошло пятьдесят лет!

Успехи ракетной техники и общий интерес к звездоплаванию заставили заговорить о «парадоксе Эйнштейна» как о чем-то находящемся, во всяком случае, на полпути от научной фантастики к реальному будущему.

Беседуя как-то раз за чашкой чая с одним из энтузиастов межпланетного дела (это было в 1951 или 1952 году), Эйнштейн услышал из его уст целую развернутую программу дальних вояжей в космосе, программу, основанную целиком на законах его, эйнштейновской, механики и раздвигающую горизонты дальше, чем мог подозревать он сам!

Собеседник сослался на расчеты и соображения западногерманского физика Эугена Зенгера, только что опубликованные тогда в одном из научных журналов.

— Барьер скорости света, — сказал собеседник, — не может отныне считаться преградой, заслоняющей путь человеку в самые дальние глубины вселенной. Это остается верным, даже если принять во внимание механику Эйнштейна и закон предельности скорости света.

Предположим, что ракета совершает путь между Землей и ближайшей звездой Проксимой в созвездии Центавра, отстоящей от нас на четыре с третью световых года. (Световой год — отрезок пути, проходимый светом за год.) Значит ли это, что пассажиры ракеты при всех условиях не смогут достигнуть этой звезды раньше, чем за четыре с третью года? Речь идет тут о годах человеческой жизни, пределы которой хорошо известны. На первый взгляд как будто приходится ответить «да». И если так, тогда из пределов досягаемости для человека заведомо оказалось бы исключенным все пространство космоса, простирающееся дальше, чем на какую-нибудь сотню световых лет!

Разберемся в этом. Пусть ракета, совершающая перелет между Землей и звездой Проксимой, движется так, что в первую половину пути скорость наращивается постепенно на 10 метров в секунду каждую секунду, а во вторую половину — убывает тем же темпом[77]. Необходимую энергетическую базу для ускоренного движения на столь чудовищно огромных расстояниях, заметим, смог бы дать в будущем процесс полного преобразования («аннигиляции») вещества. Речь идет о превращении и исчезновении атомных ядер нацело, с выделением наружу всей их массы и энергии! Формула E = mc2, формула Эйнштейна, дает для этого теоретического процесса выход энергии, в 100 раз превосходящий то, что могут дать термоядерные реакции, и в 1000 раз — расщепление ядер урана. Струя реактивного выхлопа в ракете, работающей на таком источнике, состояла бы из частиц — фотонов и мезонов, — движущихся со скоростью, равной или почти равной скорости света. Расчет, проведенный на основе эйнштейновской механики, показывает, что в этих условиях весь маршрут «Земля — звезда Проксима» займет по часам ракеты 3,6 года, а перелет в оба конца (без остановок) — 7,2 года. Между тем свет потребовал бы для такого же путешествия около девяти лет. Означает ли это, что ракета полетит быстрее света? Вовсе нет. Дело лишь в том, что все отрезки пути (если судить о них с помощью «путемера», находящегося на ракете) сокращаются по сравнению с расстояниями по масштабам Земли. Двигаясь со скоростью, близкой к скорости света, ракета, следуя эйнштейновской механике, будет как бы стирать расстояния. (Другой стороной той же медали явится эффект «растяжения» времени…)

Это переворачивает все перспективы проникновения человека в глубь космоса.

Расстояние до центра Млечного Пути (Галактики) по масштабам Земли составляет, например, около 20 тысяч световых лет. В рамках доэйнштейновской картины мира отсюда следовало бы, что никакая сила не сможет доставить пассажиров земной ракеты к центру Галактики раньше чем через 20 тысяч лет. Тысячам поколений пришлось бы сменить друг друга внутри ракеты в ожидании того момента, когда звездный корабль окажется у цели.

Что меняет тут механика теории относительности? Остается неизменным только тот факт, что стрелки земных часов должны будут совершить более 20 тысяч годовых оборотов, прежде чем пущенный с Земли звездолет достигнет центра Галактики. Но стрелка часов, находящихся внутри самой ракеты, даст другие показания. Если поддерживать, как и прежде, постоянное ускорение на первой половине пути и соответственное замедление на второй, то все путешествие к центру Млечного Пути продлится по часам ракеты двенадцать лет! Могут возразить, что для пробега до звезды Проксимы, расположенной по соседству с Солнцем, фотонной ракете требуется 3,6 года. Теперь же, для преодоления в пять тысяч раз более длинного пути, ей понадобится — при тех же условиях ускорения — (всего только восемь с небольшим добавочных лет. Как понять столь разительное нарушение пропорции? Ответ ясен. Нарастание скорости на большем отрезке пути поднимет среднюю скорость еще ближе к потолку скорости света, а это, в свою очередь, повлечет новое гигантское сокращение расстояний (и замедление хода времени). Звездоплаватели, вернувшиеся домой из путешествия к центру Млечного Пути, вряд ли найдут, конечно, свои домашние очаги! За двадцать четыре года отлучки (по часам ракеты) на Земле минет более сорока тысяч лет. Путешественники не увидят своих родных и близких. Они не увидят той Земли, которую покинули. Они почувствуют, вероятно, то же самое, что почувствовали бы люди каменного века, попав в современную Европу…

Дальше — больше.

Между туманностью Андромеды и Землей свет странствует миллион лет. Пассажиры фотонной ракеты затратят на этот путь 14 лет.