Не можна назвати жодного великого відкриття, про яке в тому чи тому вигляді не говорилося б у народних казках багато століть тому. Люди мріяли літати. Героїв своїх оповідей вони наділяли чудесним умінням підніматися в повітря й швидко пересуватися, а для цього їм правив то килим-літак, то мітла, а то й піч. Розповідали історії про дзеркала, що розмовляють. Тяжка праця породжувала мрії про чарівну паличку й філософський камінь, за допомогою яких можна було б перетворювати будь-які речовини на золото. А золото означало визволення від непосильного рабства. Народ фантазував, але народ і вчився. Одна за одною здійснюються найсміливіші мрії. Літак уже не диво. Щоправда, дзеркала, що розмовляє, не існує, зате є телевізор. Розв'язано в принципі й питання про штучне добування золота. Наука виявилася тією чарівною паличкою, яка перетворює фантастичні уявлення народу на дійсність.
У науці годі обійтися без фантазії, але не слід думати, що вчені у своїй роботі керуються самою лише фантазією. Так чинити намагалися в середньовіччі, але, як відомо, ці спроби лишалися марними. Скільки не складали хитромудрих магічних заклять, жоден килим не піднявся в повітря. Скільки не змішували алхіміки всілякі речовини, нікому з них не пощастило добути ні філософського каменя, ні золота. Народна фантазія не вказує шляхів до здійснення своїх уявлень, а багато з них узагалі нездійсненні.
Часто фантазують і вчені, але лише глибоке знання законів природи, відкриття нових законів, а також уточнення старих дають змогу робити нові відкриття й винаходи. Здійсненне все, що не суперечить законам природи. Перенесімося ненадовго у світ фантазії, але при цьому спробуймо пов'язати фантазію з відомими нам законами природи.
Розглянемо привабливий спосіб вивчення далекого минулого Землі, описаний ще 1872 р. французьким астрономом Фламаріоном. Подію, що відбувається десь удалині, ми бачимо тому, що світлові промені доносять до нас її зображення. Уявний спостерігач, який перебуває на Марсі, зміг би побачити, наприклад, подію, що сталася на Землі, лише тоді, коли зображення цієї події дійшло б до нього. Процеси, що відбуваються на поверхні Сонця, ми теж не можемо побачити раніше, ніж світлові промені, які несуть зображення процесу, досягнуть Землі. І хоча швидкість світла дуже велика — майже 300 000 км/с — це забере близько 8,3 хв. Якщо, наприклад, у певний момент на Сонці станеться гігантський спалах, ми довідаємося про це лише через 8,3 хв.
Припустимо, що ми віддаляємося від Землі точно зі швидкістю світла. Тоді весь час бачитимемо одне й те саме: картину нашого прощання із Землею. Зображення пізніших подій рухатимуться у світовому просторі за нами, але нас вони ніколи не наздоженуть, бо ми віддалятимемося від них з тією самою швидкістю, з якою вони нас доганятимуть. Землю з її мешканцями ми побачимо застиглою. Час здаватиметься зупиненим.
Припустимо тепер, що ми віддаляємося від Землі зі швидкістю, більшою за швидкість світла. У цьому разі ми станемо доганяти зображення, які вирушили із Землі раніше за нас. Чим далі ми летітимемо, тим дедалі раніші картини земного життя наздоганятимемо. Таким чином, ми побачимо всі події, що відбулися на Землі, але лише у зворотному порядку. Люди ставатимуть дедалі молодшими. За Великою Вітчизняною війною піде Жовтнева революція. Зникнуть атомні реактори й електричні станції, їх поступово змінять парові машини, водяні колеса й, нарешті, кам'яні сокири. Люди поступляться місцем доісторичним почварам. Нам здаватиметься, що час на Землі тече в напрямку, зворотному до часу, в якому живуть учасники подій. Чи можна уявити собі ідеальнішу можливість вивчення історії Землі та людства, ніж такий космічний політ!
Це фантазія, але на перший погляд вона виглядає цілком реальною. Труднощі в таких експериментах видаються виключно технічними, а не принциповими. Якщо в нас достатньо потужні реактивні двигуни, які можуть надати ракеті швидкість, більшу за світлову, то наші припущення мали б бути здійсненними. Принципових труднощів тут ніби й немає.
Далі, однак, з'ясується, що такий фантастичний космічний політ суперечить законам природи, законам, які в повсякденному житті не виступають перед нами так виразно, як інші, відомі зі шкільного курсу фізики. Попри це, ці закони так само суворі, як і останні, й не допускають жодних відступів. Тож історикам і надалі доведеться вивчати документи та пам'ятки старовини й відмовитися від надії побачити на власні очі історичні події минулого. Одним із завдань нашої книжки буде познайомити читача з тими законами природи, які показують, що космічні польоти зі швидкістю, більшою за швидкість світла, є утопією.
Нам слід почати з повсякденного й давно відомого явища — руху. Виявляється, що й тут ще багато такого, що в повсякденному житті вислизає від нашої уваги. Лише знаючи все необхідне про рух, ми зможемо ввійти у світ нових законів — у світ теорії відносності.
У науці годі обійтися без фантазії, але не слід думати, що вчені у своїй роботі керуються самою лише фантазією. Так чинити намагалися в середньовіччі, але, як відомо, ці спроби лишалися марними. Скільки не складали хитромудрих магічних заклять, жоден килим не піднявся в повітря. Скільки не змішували алхіміки всілякі речовини, нікому з них не пощастило добути ні філософського каменя, ні золота. Народна фантазія не вказує шляхів до здійснення своїх уявлень, а багато з них узагалі нездійсненні.
Часто фантазують і вчені, але лише глибоке знання законів природи, відкриття нових законів, а також уточнення старих дають змогу робити нові відкриття й винаходи. Здійсненне все, що не суперечить законам природи. Перенесімося ненадовго у світ фантазії, але при цьому спробуймо пов'язати фантазію з відомими нам законами природи.
Розглянемо привабливий спосіб вивчення далекого минулого Землі, описаний ще 1872 р. французьким астрономом Фламаріоном. Подію, що відбувається десь удалині, ми бачимо тому, що світлові промені доносять до нас її зображення. Уявний спостерігач, який перебуває на Марсі, зміг би побачити, наприклад, подію, що сталася на Землі, лише тоді, коли зображення цієї події дійшло б до нього. Процеси, що відбуваються на поверхні Сонця, ми теж не можемо побачити раніше, ніж світлові промені, які несуть зображення процесу, досягнуть Землі. І хоча швидкість світла дуже велика — майже 300 000 км/с — це забере близько 8,3 хв. Якщо, наприклад, у певний момент на Сонці станеться гігантський спалах, ми довідаємося про це лише через 8,3 хв.
Припустимо, що ми віддаляємося від Землі точно зі швидкістю світла. Тоді весь час бачитимемо одне й те саме: картину нашого прощання із Землею. Зображення пізніших подій рухатимуться у світовому просторі за нами, але нас вони ніколи не наздоженуть, бо ми віддалятимемося від них з тією самою швидкістю, з якою вони нас доганятимуть. Землю з її мешканцями ми побачимо застиглою. Час здаватиметься зупиненим.
Припустимо тепер, що ми віддаляємося від Землі зі швидкістю, більшою за швидкість світла. У цьому разі ми станемо доганяти зображення, які вирушили із Землі раніше за нас. Чим далі ми летітимемо, тим дедалі раніші картини земного життя наздоганятимемо. Таким чином, ми побачимо всі події, що відбулися на Землі, але лише у зворотному порядку. Люди ставатимуть дедалі молодшими. За Великою Вітчизняною війною піде Жовтнева революція. Зникнуть атомні реактори й електричні станції, їх поступово змінять парові машини, водяні колеса й, нарешті, кам'яні сокири. Люди поступляться місцем доісторичним почварам. Нам здаватиметься, що час на Землі тече в напрямку, зворотному до часу, в якому живуть учасники подій. Чи можна уявити собі ідеальнішу можливість вивчення історії Землі та людства, ніж такий космічний політ!
Це фантазія, але на перший погляд вона виглядає цілком реальною. Труднощі в таких експериментах видаються виключно технічними, а не принциповими. Якщо в нас достатньо потужні реактивні двигуни, які можуть надати ракеті швидкість, більшу за світлову, то наші припущення мали б бути здійсненними. Принципових труднощів тут ніби й немає.
Далі, однак, з'ясується, що такий фантастичний космічний політ суперечить законам природи, законам, які в повсякденному житті не виступають перед нами так виразно, як інші, відомі зі шкільного курсу фізики. Попри це, ці закони так само суворі, як і останні, й не допускають жодних відступів. Тож історикам і надалі доведеться вивчати документи та пам'ятки старовини й відмовитися від надії побачити на власні очі історичні події минулого. Одним із завдань нашої книжки буде познайомити читача з тими законами природи, які показують, що космічні польоти зі швидкістю, більшою за швидкість світла, є утопією.
Нам слід почати з повсякденного й давно відомого явища — руху. Виявляється, що й тут ще багато такого, що в повсякденному житті вислизає від нашої уваги. Лише знаючи все необхідне про рух, ми зможемо ввійти у світ нових законів — у світ теорії відносності.