Моряки подтвердили то, что за четыреста лет до нашей эры Гераклид Понтийский высказал как смелую научную гипотезу.
В наше время образованных людей волнуют разговоры о том, что из теории относительности вытекает принципиальная возможность построить машину времени для путешествия в будущее. Что эта машина мыслится как космическая ракета, летящая со скоростью, близкой к скорости света. Что космонавт после путешествия в такой ракете, сам оставаясь молодым, увидит своих сверстников сильно постаревшими, то есть, иначе говоря, попадёт в будущее.
Справедливы ли эти предположения? Да, справедливы. Более того, мы располагаем сейчас экспериментальными средствами, чтобы доказать принципиальную возможность создания машины времени, хотя до практического воплощения подобной машины, вероятно, ещё очень и очень далеко.
Со времени создания теории относительности Альбертом Эйнштейном прошло более полувека. За это время теория относительности стала краеугольным камнем современной физики. Сегодня физика без теории относительности столь же немыслима, как и без представления об атомно-молекулярной структуре вещества. Теория относительности не только подтверждена огромным количеством опытных фактов, но и нашла инженерно-техническое применение в современных ускорителях заряженных частиц, при расчёте ядерных реакторов и т.д.
И уж если следствия теории относительности проверены высшим судьёй научного познания — практикой, то теория верна, как бы странно ни выглядели для неспециалиста её положения.
Конечно, теория относительности принадлежит к числу «трудных» теорий, и нельзя от каждого читателя требовать свободного обращения с её довольно сложным математическим аппаратом. Однако при помощи нескольких элементарных формул (за помещение их в статье мы просим прощения у читателей и у наборщиков) существо дела можно изложить сравнительно просто.
Вот как выглядит формула, которая связывает изменение длительности промежутков времени T между двумя любыми событиями по «земным» и «ракетным» часам со скоростью движения ракеты.
T ракеты = T Земли v 1 – V ?/C ? .
Здесь V — скорость движения ракеты относительно Земли, C — скорость света, равная 300 000 километров в секунду.
Связь между средним временем распада мю-мезона, измеренным по лабораторным часам, и скоростью его движения описывается формулой:
T Земли = 1,53 / v 1 - V ?/C ? микросекунд.
Из теории относительности вытекает, что на Земле и на космической ракете время течёт по-разному, то есть ход любых часов и протекание любых биологических процессов на ракете происходит медленнее, чем на Земле. Длительности промежутков времени между двумя любыми событиями по «земным» часам и по «ракетным» часам связаны простой формулой. Оказывается, их отношение зависит от отношения квадрата скорости ракеты относительно Земли к квадрату скорости света. (Напомним, что скорость света равна 300 000 километров в секунду.)
Зависимость эта такова, что пока скорость ракеты мала по сравнению со скоростью света, различие длительностей промежутков времени между двумя любыми событиями на ракете и на Земле настолько ничтожно, что им можно и должно пренебречь.
Иное дело, если бы удалось построить ракету, летящую со скоростью, близкой к скорости света, например, со скоростью 240 000 километров в секунду.
На такой ракете можно было бы предпринять полёт к Сириусу и обратно.
Сириус находится от нас на таком большом расстоянии, что свету нужно шесть лет, чтобы его преодолеть. (Напомним для сравнения, что от Солнца свет доходит к нам в течение всего лишь восьми минут.) Легко подсчитать время, которое потребуется для полёта ракеты со скоростью 240 000 километров в секунду по маршруту Земля — Сириус и обратно. По «земным» часам и календарям для такого рейса понадобится 15 лет.
Если мы теперь подсчитаем время, затраченное на этот рейс космонавтом (по его часам), то окажется, что оно равно девяти годам. Итак, космонавт прилетит обратно «омоложенным» на 15 – 9 = 6 лет. Другими словами, подобная ракета позволит космонавту за девять лет «путешествия во времени» попасть в будущее, отстоящее от него на шесть лет. Увеличивая скорость ракеты, можно совершать путешествия во всё более и более отдалённое будущее.
Отметим, что из теории относительности следует принципиальная возможность создания машины времени только для путешествия в будущее. Напрасно даже надеяться, что дальнейшее развитие науки позволит нам путешествовать в прошлое. Иначе пришлось бы признать принципиально возможными нелепейшие ситуации. В самом деле, отправившись в прошлое, можно было бы очутиться в абсурдном положении человека, родители которого ещё не появились на свет. Путешествие же в будущее таит в себе лишь кажущиеся противоречия.
Каковы же технические перспективы возможности построить машину времени?
При ближайшем рассмотрении они оказываются крайне мизерными. В самом деле, энергия движущейся ракеты, вес которой предельно скромен — одна тонна, при полёте со скоростью 240 000 километров в секунду равна примерно 2,15·1014 киловатт-часов. Столько энергии вырабатывается на всём земном шаре за несколько месяцев.
А ведь ракету надо ещё разгонять в начале путешествия и затормаживать при его завершении, чтобы можно было безопасно приземляться. Если пользоваться современными ракетными двигателями, для этого потребовалась бы совершенно фантастическая энергия. Но даже если удастся сконструировать ракетный двигатель, выбрасывающий продукты сгорания с наибольшей возможной скоростью — скоростью света, то и тогда пришлось бы израсходовать энергию примерно раз в двести большую указанной выше. Итак, на путешествие в будущее в самом лучшем случае понадобится столько энергии, сколько производится на всём земном шаре за несколько десятилетий. Сейчас это явно не по карману человечеству и вряд ли окажется доступным даже в отдалённом будущем. Мы уже не говорим о том, что при таких скоростях движения каждая встречная пылинка превратится в опасный снаряд.
Значит ли это, что у нас нет возможности экспериментально проверить замедление хода времени в ракете, летящей со скоростью, близкой к световой? Вовсе нет! Приведённая нами формула проверена на опыте. У нас нет возможности отправить в полёт космонавта на ракете со скоростью, сравнимой со скоростью света. Но мы можем проверить формулы теории относительности на элементарных частицах, входящих в состав космических лучей, из которых многие, как показывает опыт, летят со скоростью, близкой к скорости света.
Космические лучи, приходящие на землю из мировых пространств и представляющие собой поток быстрых протонов и ядер других лёгких элементов, вызывают в земной атмосфере многочисленные и сложные вторичные явления, в ходе которых возникают разнообразные вторичные частицы. В частности, на небольших высотах значительную часть космических лучей составляют так называемые мю-мезоны.
Их масса приблизительно в 206 раз превышает массу электрона. Скорости мю-мезонов различны: от очень небольших до близких к скорости света.
Мю-мезоны не устойчивы, они способны распадаться на другие частицы. Условимся называть средним временем распада неустойчивой частицы время, в течение которого из пучка частиц половина успевает распасться. Определяя время распада для быстрых мю-мезонов, скорости которых сравнимы со скоростью света, мы можем использовать уже знакомую нам формулу, учитывающую изменение хода часов. Только здесь мы будем искать отношение среднего времени распада, измеренного по часам, связанным с мезоном, к среднему времени распада, измеренному по часам, связанным с лабораторией.
Очевидно, что первое из них — это среднее время распада покоящихся мю-мезонов. Оно является одной из важнейших характеристик частицы и равно 1,53 микросекунды. А среднее время распада мю-мезона, измеренное по лабораторным часам, как оказывается, возрастает с увеличением скорости мю-мезона. Быстрые мю-мезоны оказываются более «живучими», чем медленные.
Физики научились получать однородные пучки мю-мезонов, имеющих одинаковые скорости. У таких пучков удалось измерить среднее время распада (по лабораторным часам) в зависимости от скорости. Формула теории относительности была блестяще подтверждена.
Тем самым получило полное экспериментальное подтверждение одно из фундаментальных положений теории относительности об относительности промежутков времени между двумя событиями и вытекающая из него принципиальная возможность построения машины времени для путешествия в будущее».
Это было последнее выступление Ландау в печати.
Он, как всегда, много работал, отлично себя чувствовал, был деятелен, энергичен, подтянут.
Когда ни зайдёшь, радушный хозяин непременно свесится с верхней площадки лестницы и улыбнётся. Если же он не показывается, значит, пишет свои формулы. В этом случае его могут оторвать от дела только друзья или студенты, набравшиеся храбрости сдавать теоретический минимум.
Вечером всё семейство — Дау, Кора и Гарик — в маленькой, чистенькой кухонке. Сидят и с упоением щёлкают жареные семечки. Разговор самый обыкновенный: что зима нынче странная — декабрь, а дождь так и хлещет; что учебники в школе бездарные, и зря папа откладывает в долгий ящик обещанную физику и математику для школы, давно бы уже мог написать; что у Гарика в классе один мальчик написал в сочинении, что Василий Тёркин создал замечательный образ Александра Твардовского. Вечер незадолго до катастрофы…
«Никогда не думал, что у меня такая сила воли»
Доброта, красота и правда — вот идеалы, которые освещали мой жизненный путь, вновь и вновь возрождая в моей душе радость и мужество.
Альберт Эйнштейн
В воскресенье 7 января 1962 года в Москве была невиданная гололедица. Накануне вечером шёл дождь, к утру подморозило, и город превратился в сплошной каток. Около десяти утра у двери академика Ландау остановилась «Волга». Дау с друзьями отправлялся к ученикам в Дубну.
В разговорах время летело незаметно. Миновали Лиственничную аллею старинной Тимирязевской академии. В начале Дмитровского шоссе «Волга» стала обгонять автобус. Вдруг водитель её увидел идущий навстречу грузовик. Он испугался и резко затормозил. Машину крутануло, потеряв управление, она завертелась на льду, как хоккейная шайба. Грузовик ударил намертво, коротким, страшной силы ударом, и весь этот удар пришёлся на Дау, прижатого силой инерции к стеклу.
Начало Дмитровского шоссе. Столкнувшиеся машины. Толпа. Из виска и из уха мертвенно-бледного пассажира «Волги» сочится кровь. «Скорая помощь» прибыла к месту происшествия через несколько минут после аварии. Врач с ужасом увидел, что человек из толпы прикладывает к голове раненого снег.
В 11 часов 10 минут пострадавший доставлен в 50-ю больницу Тимирязевского района Москвы. Он был без признаков жизни. В лице — ни кровинки, оно землистого цвета. Первая запись в его истории болезни: «Множественные ушибы мозга, ушибленно-рваная рана в лобно-височной области, перелом свода и основания черепа, сдавлена грудная клетка, повреждено лёгкое, сломано семь рёбер, перелом таза. Шок».
В первую ночь на квартире Ландау не умолкал телефон. Звонили иностранные корреспонденты, которых сразу можно было узнать по акценту, звонили по просьбе Коры из больницы, звонили знакомые и незнакомые люди.
Институт физических проблем оцепенел от несчастья.
Теперь счёт дням вёлся от момента катастрофы. Началась борьба за жизнь — долгая, напряжённая, изнурительная. Первый консилиум состоялся в 16 часов. Дни и ночи не отходил от больного нейрохирург Фёдоров, тот самый Сергей Николаевич Фёдоров, о котором говорят, что он вытаскивает больных с того света. Сергей Николаевич был в постоянном напряжении: вот-вот оборвётся тоненькая ниточка жизни. Больного вывели из состояния шока. Но потом, что ни день, то хуже: посыпались осложнения одно другого страшнее. На третьи сутки начались перебои сердца. Пульс едва прощупывался. Агония. В артерию Фёдоров ввёл под давлением кровь и норадреналин. Сердце забилось нормально. Но затем начался травматический парез (неполный паралич) кишечника и анурия. Снова смерть едва не перетянула человека на свою сторону, и снова врачи предпринимают героические усилия, чтобы ликвидировать эти смертельно опасные осложнения. Деятельность кишечника и почек восстановилась, больному стало лучше.
Пока человек дышит, ещё есть какая-то надежда. Но в пять часов утра 12 января больной почти перестал дышать. Снова агония… Конец?
Есть аппарат Энгстрема, иначе его называют «искусственные лёгкие». Он нагнетает в лёгкие воздух — «дышит» за человека. В 50-й больнице «Энгстрема» не было. Как быть? Дорога каждая секунда. Спасли ученики и сослуживцы Ландау. Вечером член-корреспондент Академии наук СССР Николай Евгеньевич Алексеевский рассказал Игорю об утренних событиях, участником которых он был. Физики узнали, где есть аппарат Энгстрема, на плечах вынесли тяжёлую машину, остановили проходившую мимо трёхтонку, перевезли на ней аппарат и перенесли его в палату. Опоздай они на час, больной, вероятно, уже перестал бы дышать.
Человека снова вернули к жизни, смерть отступила в третий раз. Тогда никто не знал, что она собирается с силами для последнего, самого страшного удара. Накануне дня рождения Дау — 22 января 1962 года у него начался отёк мозга и всего тела. Теперь уже было ясно: Дау умирает. Физиков охватило отчаяние…
Но врачи узнали, что в Лондоне и Праге есть препарат, который иногда спасает больных с тяжёлыми травмами. Правда, точно не было известно, как он называется.
Об этом препарате сообщили академику Капице, и Пётр Леонидович незамедлительно послал телеграммы физикам: англичанину Блеккету, французу Бикару и датчанину Огэ Бору, сыну Нильса Бора, которого Капица побоялся извещать об аварии.
Однако ответил Нильс Бор, он прислал лекарство на следующий день, но, к сожалению, не то, что нужно.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17