Бегство от удивлений. книга для юных любителей физики с философским складом ума - Анфилов Г.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Ну, а читателям, я надеюсь, вполне ясно.
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
g Бегство от удивлений
(61 для земного наблюдателя на 0,000000 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, изме-. ренного 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
162 сама теория Эйнштейна. Вето накладывает относительность массы — еще не упомянутый важнейший эффект, о котором пойдет речь в следующей главе.
Гл а в а 15. ЭНЕРГИЯ, СПРЯТАННАЯ В ВЕЩЕСТВЕ Сколько ввоит леденец
У меня на ладони леденец. Прозрачно-розовый, весьма аппетитный. Сколько он весит? Пять граммов. Так показывают мои весы. Это все пока ничуть не странно. Но вот удивительно: вместе с тем этот самый леденец весит десять килограммов. Или, если хотите, три тонны. Иди тысячу тонн. Сколько пожелаете!
Сказанное надо обосновать.
Во второй главе мы пространно рассуждали о том, что такое масса. Было выяснено, что масса имеет двоякую сущность — она «едина в двух лицах». Во-первых, она — мера количества вещества, притягиваемого Землей. Это тяжелая масса. Во-вторых, она—мера инерции, мера замедления разгона тела под действием силы. Это инертная масса. Обе массы строго равны. Поэтому все тела падают вблизи земной поверхности с одинаковым ускорением g (разумеется, если им ничто не мешает падать, вроде воздуха). Вспомнили? Очень хорошо.
Дабы уверить вас в странных превращениях леденца, надо будет показать, что леденец в каких-то разных условиях по-разному поддается ускоряющему действию сил или по-разному давит на чашку весов. Я считаю себя вправе выбрать какое-либо одно из этих заданий. Исполнив одно, я не забочусь о втором.
Выбираю первое. То есть берусь убедить вас в том, что мой леденец при неких условиях разогнать так же трудно, как при обычных условиях сдвинуть с места железнодорожный вагон, груженный кирпичом. Сразу скажу, каковы эти условия: надо, чтобы леденец, который мне предстоит разогнать, уже двигался относительно меня. Причем очень быстро — почти со скоростью света. Тогда его масса будет для меня сколь угодно велика — тем больше, чем ближе его скорость к скорости света.
Я думаю, тем, кто усвоил дух теории относитель-
163 ности, интуитивно ясно: если леденец невозможно заставить двигаться быстрее света, значит, он сопротивляется сверхбыстрому разгону, и естественно предположить, что это происходит благодаря увеличению его инерции на больших скоростях, то есть, другими словами, благодаря увеличению массы.
Это действительно так. Но это так важно, что должно быть растолковано подробнее.
