СОВЕТСКОЕ НАУЧНОЕ КИНО

ЧТО ТАКОЕ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Из текста одноименного научно-популярного фильма
кинорежиссера С.Л. Райтбурта, 1964 г.






Пассажир поезда* (далее П): Как сказал старик Эйнштейн, все на свете относительно.

Спутница (далее С): Эйнштейн, между прочим, никогда ничего подобного не говорил.

П: То есть как не говорил? А теория относительности.

С: Вам следовало бы знать, что такое теория относительности.

П: А кто ее знает? Пять с половиной человек во всем мире.

С: Пять с половиной миллионов, Вы хотели сказать.

П: Да пять с половиной притворяются, что понимают, боятся прослыть дураками. А я прямо говорю: я не знаю. И мне что объясняй, что не объясняй — у меня к точным наукам никакой склонности нет.

С: У Вас нет не склонности, а интереса.

П: Интерес есть, только я заранее знаю, что ничего не пойму.

С: Напрасно. Понять можно все, если захотеть и не бояться думать.

П: Так вот, я хочу понять. Объясните, пожалуйста, что это такое — теория относительности.

С: Хорошо, вот сейчас наш поезд пойдет, и если Вы этого действительно хотите, я попробую Вам кое-что объяснить.

П (взглянув в окно): А поезд уже пошел.

С: А Вы посмотрите в окно напротив. (Виден неподвижный вокзал.)

П: А, это обман зрения: пошел товарный поезд, а полное впечатление, что наш.

С: Совершенно верно. Но это не обман зрения. Мы действительно движемся мимо товарного поезда. Это так же верно, как то, что он движется относительно нас.

П: Так вот что такое теория относительности?

С: Нет, это знает любой восьмиклассник. Во всяком случае, должен знать. Всякое равномерное прямолинейное движение относительно. Посмотрите, вот и мы уже поехали. А что изменилось в вагоне? Ничего. Мы говорим, что поезд поехал, только потому, что меняется фон за окном. Мы движемся относительно станции, но и станция точно так же перемещается относительно нас. Обе системы, как говорят физики, равноправны.

П: Это Вы наш вагон назвали системой?

С: Да, вагон, дорогу, платформу, все, что угодно.

П: Значит, системой может быть любой пешеход?

С: Конечно. Кстати, с какой скоростью Вы ходите?

П: Ну, скажем, 5 км в час.

С: А теперь вообразите, что с этой скоростью Вы идете вдоль вагона по ходу поезда. Скорость поезда 60 км. К передней стенке вагона Вы приближаетесь со скоростью 5 км. А к людям, которые стоят на платформе?

П: 5 плюс 60 равно 65 км в час.

С: Значит, относительно вагона 5 км в час, а относительно платформы 65. С какой же скоростью Вы двигались на самом деле?

П: Нелепый вопрос! Здесь — 5 км в час, там — 65. И то, и другое — на самом деле.

С: Отлично, и то, и другое — на самом деле. Запомните эту блестящую формулировку, она нам еще пригодится. Итак, движение относительно, скорость тоже.

П: И что же, это и есть теория относительности?

С: Нет, это все еще обычная школьная механика. А теория относительности начинается с удивительной загадки света. Вы помните, какова скорость света? 300 тыс. км в секунду.

П: Чудовищно!

С: Действительно, трудно представить. Но еще удивительнее, что скорость света не бывает ни больше, ни меньше.

П: Значит, если лампа приближается ко мне, то к скорости света прибавляется скорость лампы, и свет дойдет до меня быстрее?

С: Увы, многочисленные точнейшие опыты показали, что это не так. Скорость света всегда одинакова и не зависит от того, движется источник света или нет. Если даже вообразить, что фонарь стоит на вагоне, который мчится почти со световой скоростью, то и тогда свет от него побежит не быстрее, чем от неподвижного фонаря на платформе.

П: И оба луча пойдут с одинаковой скоростью и придут одновременно? Это действительно странно.

С: Кстати, а что это значит — «одновременно»?

П: В один и тот же миг.

С: А что такое «в один и тот же миг»?

П: Ну, это уже несерьезно.

С: Нет, серьезно. Вы это сейчас сами увидите. Вообразите, что в нашем вагоне передняя и задняя двери открываются автоматически по световому сигналу, который зажигается точно посередине вагона. Какая дверь откроется раньше?

П: Ну, это ясно. Они откроются одновременно.

С: Почему?

П: Очень просто. Двери одинаково отстоят от источника света, а скорость света, как Вы сами сказали, во всех направлениях одинакова.

С: Блестяще. С точки зрения пассажиров этого поезда Вы совершенно правы. А что сказали бы дачники, которые стоят на платформе?

П: Умные дачники сказали бы то же самое.

С: Нет, умные дачники сказали бы совсем другое. Скорость света, сказали бы они, не зависит от скорости поезда. Значит, и с их точки зрения, лучи пойдут к обеим дверям с одинаковой скоростью. Но задняя дверь идет навстречу сигналу и откроется раньше, а передняя уходит от света и поэтому откроется позже.

П: Выходит, события, одновременные для одних людей, могут быть неодновременными для других?

С: Совершенно верно, Вы все поняли.

П: Нет, я ничего не понял. Это бред какой-то. Это надо осмыслить. Допустим, свет зажегся в конце вагона. Для того, чтобы достичь передней стенки, луч должен пройти путь, равный длине вагона.

С: С нашей точки зрения.

П: Ну да, с точки зрения людей, находящихся внутри вагона. А, скажем, для начальника станции передняя стенка уходит от света, и чтобы достич ее, луч должен проделать больший путь. Значит, с нашей точки зрения, свет проделал один путь, а с позиции начальника станции — другой. Но, рассуждая таким образом, мы же приходим к полной чепухе. Скорость света одинакова, а пути разные. Как же можно в одинаковое время и с одинаковой скоростью пройти неодинаковые расстояния?

С: Вот именно — как? Вот Вам и трагедия. Единственный выход, который у нас есть: признать, что время в поезде и на платформе течет по-разному.

П: То есть Вы хотите сказать, что с момента, когда зажегся свет, до того, как открылась передняя дверь, по моим часам прошло одно время, а по часам начальника станции — другое?

С: Да, совершенно верно.

П: Но это же абсурд, этого не может быть.

С: И все-таки мир устроен именно так. В поезде время течет медленнее, чем снаружи.

П: Значит, пока я ехал в поезде, мои превосходные часы должны были, по-Вашему, отстать?

С: Они и отстали - за сутки на миллионную долю секунды.

П: У-у, и из-за этого весь разговор? Ну какая же это разница? Миллионная доля секунды — это же ноль.

С: Вот в том-то и дело. Мы движемся слишком медленно. А чтобы Ваши часы отстали заметно, надо мчаться с невероятной скоростью, близкой к скорости света.

П: А-а, Вы знаете, я это, кажется, понял.

С: Конечно, каждый культурный человек должен это понять.

П: Итак, время относительно. Вот и все, что мы можем узнать из этой знаменитой теории?

С: Нет, не все. Начальник станции заметил бы еще одну странную вещь: с нарастанием скорости длина поезда стала бы уменьшаться. Поезд, с его точки зрения, стал бы короче.

П: А мы бы тоже это заметили?

С: Нет, для нас длина поезда осталась бы прежней.

П: Ну вот, опять чертовщина какая-то! А какой он на самом деле.

С: Вы же сами сказали ранее, что это нелепый вопрос. А что сейчас «на самом деле» - утро или вечер?

П: Вечер.

С: А на Кубе утро. У нас зима, а в Новой Зеландии — лето. От Вас товарищ находится слева, а от меня — справа. С нашей точки зрения длина поезда одна, а с точки зрения стрелочника — другая. И все это - НА САМОМ ДЕЛЕ.

П: Да, и все это трудно охватить умом.

С: Дедушкам наших прадедушек тоже было ужасно трудно. Они, например, тоже не могли охватить умом, что Земля — это шар. С точки зрения северян, в Южном полушарии люди ходят кверх ногами, а с точки зрения австралийцев, мы ходим вниз головой. Так где же на самом деле верх? Очевидно, в каждой точке простанства есть собственный верх. И в каждой физической системе есть свои размеры и свое время.

П: А мы не замечаем этого потому, что движемся медленно, так? Ну а допустим, что наш поезд помчался с немыслимой скоростью. Что мы увидим тогда?

С: Ничего особенного. С нашей точки зрения в вагоне ничего бы не изменилось. А что увидят дачники на платформе?

П: Они не успеют ничего разглядеть.

С: Да. Но давайте представим себе, что у людей, которые проводили нас в это невероятное путешествие, есть фантастический телевизор, который показывает мир в полном соответствии с формулами Эйнштейна. При скорости поезда 280 тыс. км в секунду все, что находится в нем, сократилось бы, с точки зрения телезрителей, в 3 раза, а наши часы шли бы в 3 раза медленнее их часов. Один день нашей жизни телезрители наблюдали бы целых 3 дня.

П: Значит, у них прошло бы 3 дня, а у нас только один? У них 3 года, а у нас только год. Мне нравится такой поезд.

С: Вы рано радуетесь. Дело в том, что мы могли и не садиться в этот поезд. С таким же успехом можно было остаться в Москве. В вагоне Ваши часы отстали от московских, верно? А в Москве они точно так же отстанут от часов в вагоне. И каждый день Вашей городской жизни мы наблюдали бы в поезде в течение целых 3 дней. У нас прошло бы 3 дня, а у Вас только день, у нас 3 года, а у Вас только год, у нас 30 лет, а у Вас только 10.

П: Но ведь с этой сумасшедшей скоростью мчится поезд, а не Москва.

С: А какая разница? Равномерное прямолинейное движение относительно. Мы удаляемся от Москвы, но ведь и Москва точно так же удаляется от нас. А законы Природы везде одинаковы.

П: Но как же тогда говорят, что будущий космонавт вернется на Землю молодым, а встречать его будут бородатые внуки?

С: Дело в том, что он не будет все время лететь равномерно и прямолинейно. Ему придется набирать и гасить скорость, испытывать ускорение, менять направление полета. А ускорение не относительно, а абсолютно. Поэтому молодым останется тот, кто испытает его воздействие.

П: Ну, в общем, все это красивая теория, не имеющая никакого практического значения.

С: Вы не правы вдвойне. Во-первых, мы должны ясно представлять себе, как устроен мир. А во-вторых,... Впрочем, посмотрите на это фото в журнале.

П: А, синхрофазотрон. Грандиозная вещь!

С: Так вот, эту «вещь» инженеры рассчитывали и строили по формулам теории относительности, потому что частицы материи здесь разгоняются почти до скорости света. И все, что Вам кажется просто игрой ума, происходит на самом деле. Меняется время и размеры. И масса, о которой я Вам не говорила, но которая тоже зависит от скорости.

П: Так почему же Вы рассердились, когда я сказал, что все в мире относительно.

С: Потому что это неверно. Все в мире подчинено абсолютным законам Природы, и теория относительности отражает эти законы.
__________________________________________________

* В действительности пассажиров, беседующих со спутницей, в фильме трое, но для простоты и без ущерба для научно-просветительского содержания текста они объединены в одном лице. (Прим. ред. сайта)

Райтбург Семен Липович. Род. 03 Февраля 1921 г. Окончил ВГИК (1948). Работал на «Центрнаучфильме». Преподавал во ВГИКе. Один из ведущих режиссеров, ставящих фильмы по теоретическим и философским проблемам науки.

МАТЕМАТИК И ЧЕРТ





ФИЗИКА В ПОЛОВИНЕ ДЕСЯТОГО





УРОК АСТРОНОМИИ





ЭТОТ ПРАВЫЙ, ЛЕВЫЙ МИР





Rambler's Top100