Лоуренс Максвелл Краус - Таємниці походження всесвіту

кінчик яйця та спокійно встановив його вертикально на прилавок. Зрештою він не казав, що не буде його розбивати.

Ейнштейнове розв’язання парадокса Галілея – Максвелла пішло не далеко від цього. Адже, якщо вони обидва мали рацію, значить для виправлення картини треба було зламати щось інше.

Але що саме? Для того, щоб Галілей і Максвелл були праві одночасно, потрібне було щось вочевидь божевільне: у наведеному прикладі обидва спостерігачі мали б виміряти швидкість мікрохвилі, випроміненої мобільником моєї доньки, і виявити, що стосовно них вона однакова, замість отримати два значення, які відрізнялись би на величину швидкості машини.

Проте Ейнштейн поставив собі цікаве запитання: що, кінець кінцем, означає виміряти швидкість світла? Швидкість визначається шляхом вимірювання відстані, яку щось проходить за певну кількість часу. Тож Ейнштейн став міркувати так: два спостерігачі можуть отримати однакову швидкість руху мікрохвилі стосовно кожного з них, якщо відстань, яку має подолати промінь щодо них за фіксований проміжок часу (приміром, за секунду, відміряну кожним із них у власній системі відліку), буде однаковою.

Але це також дещо божевільно. Розглянемо простіший приклад із летючою блювотою. Згадаймо, що в моїй системі відліку вона пролітає від рота моєї доньки на задньому сидінні мені в потилицю, скажімо, на відстані метра, приблизно за чверть секунди. Але для когось на землі в цей проміжок часу машина їде зі швидкістю 10 миль на годину, що становить приблизно 14,5 фута на секунду. Таким чином, стосовно людини на землі за чверть секунди блювота пролітає приблизно 3,6 фута + 3 фути, разом 6,6 фута.

Отже, для двох спостерігачів відстані, які пролетіла блювота за той самий час, помітно відрізняються. Як же може бути так, щоб для мікрохвиль, які виміряли два спостерігачі, відстані були однаковими?

Першим натяком на можливість такого божевілля є те, що електромагнітні хвилі поширюються настільки швидко, що за час, який потрібен хвилям, аби дістатися від однієї машини до іншої, ці машини майже не пересунуться. Тож будь-яка можлива різниця у виміряній за цей час двома спостерігачами пройденій відстані буде фактично невідчутною.

Проте Ейнштейн поставив цей аргумент із ніг на голову. Він збагнув, що насправді обидва спостерігачі не могли виміряти відстані, подолані мікрохвилями, на відстанях, вимірюваних у людських масштабах, оскільки релевантні значення часу, який потрібен світлу для переміщення на відстані, вимірювані в людських масштабах, настільки малі, що в той момент їх виміряти неможливо. І аналогічно в людських масштабах вимірювання часу світло проходитиме настільки великі відстані, що їх також неможливо виміряти безпосередньо. Отже, хто може бути певним, що таке божевілля не може мати місце насправді?

Далі постало запитання: що потрібно, аби це дійсно сталося? Ейнштейн дійшов висновку, що для того, аби цей на перший погляд неможливий результат став можливим, два спостерігачі мають вимірювати відстані та/або час по-різному, але таким чином, щоб для обох із них світло пройшло ту саму виміряну відстань за той самий виміряний час. Тобто це якби спостерігач на землі у випадку з блювотою виміряв, що блювота пролетіла 6,6 фута, але при цьому також якимось чином порахував, що відрізок часу, протягом якого це сталося, був більшим за той, який я виміряв усередині машини, і, таким чином, обчислена (підрахована) ним швидкість блювоти щодо нього була б такою ж, як та, яку я обчислив щодо себе.

Далі Ейнштейн зробив зухвале припущення, що щось на кшталт такого дійсно відбувається, що Максвелл та Галілей праві одночасно й що всі спостерігачі незалежно від свого відносного стану руху виміряють швидкість будь-якого променя світла стосовно себе як однакову й таку, що дорівнює с.

Звісно, Ейнштейн був науковцем, а не пророком, тож він не просто проголосив щось химерне, обґрунтувавши це своїм авторитетом. Він дослідив наслідки зі свого твердження та зробив передбачення, які можна було перевірити для його верифікації.

Зробивши це, він пересунув ігрове поле нашої оповіді з царини світла в царину особистого людського досвіду. Він навіки змінив не лише значення простору й часу, а й самі події, що керують нашими життями.

Розділ 5
Час не лише гроші

Він над порожнечею північ простяг, на нічому Він землю повісив.

Йов 26:7

Славетні давньогрецькі й давньоримські епоси присвячені героям на кшталт Одіссея й Енея, які кидали виклик богам та нерідко обводили тих круг пальця. Для більш сучасних епічних героїв змінилося мало що.

Ейнштейн здолав тисячі років помилкового людського сприйняття, показавши, що навіть Бог Спінози не міг диктувати абсолютну волю простору й часу й що кожен із нас уникає цих уявних кайданів щоразу, як озирається довкола та спостерігає нові дива з-поміж зірок у небі. Ейнштейн брав приклад із геніїв мистецтва на кшталт Вінсента ван Гога й міркував з ощадливістю Ернеста Гемінґвея.

Ван Гог помер за п’ятнадцять років до того, як Ейнштейн розробив свої ідеї щодо простору та часу, проте його картини яскраво демонструють, що наше сприйняття світу суб’єктивне. Пікассо був достатньо нахабним, аби стверджувати, що він малює те, що бачить, навіть зображуючи образи розчленованих людей, частини тіла яких стирчать у різні боки, проте шедеври ван Гога демонструють, що для різних людей світ може виглядати дуже по-різному.

Так і Ейнштейн, наскільки мені відомо, уперше в історії фізики відверто заявив, що концепції «тут» і «зараз» не є універсальними й залежать від спостерігача.

Його аргументація була простою та ґрунтувалася на такому ж простому факті, що ми не можемо перебувати одночасно у двох різних місцях.

Ми звикли до відчуття, що ділимо спільну реальність із людьми навколо нас, оскільки, оглядаючись довкола, начебто переживаємо те саме. Проте це ілюзія, створена блискавичною швидкістю світла.

Коли я спостерігаю, як щось відбувається прямо зараз, скажімо, автомобільну аварію далі вулицею чи поцілунок двох закоханих під ліхтарем, повз яких я