Но нет, не симпатичные кондукторши, а разгневанные профессора позволяли себе говорить об Эйнштейне в этом стиле, только без сочувственного «ах!» А один из них — физик с несомненными заслугами, Нобелевский лауреат, глава института в Гейдельберге, Филип Ленард — человек с бесстрастным лицом и тускло–жестокими глазами иезуита — произносил слова куда более скверные, вдохновляя задолго до Гитлера националистическую травлю «неарийца» — создателя теории относительности. Впрочем, это было закономерно: до Эйнштейна его жертвой стал безупречный ариец Рентген, провинившийся тем, что сумел открыть лучи, которых Ленард в сходных опытах открыть не сумел, хоть и мог это сделать. Честнейшего Рентгена он обвинил чуть ли не в плагиате. Но позже фашизм вознаградил его за нацистские заслуги: в гитлеровской литературе по физике— бывала и такая! — рентгеновские лучи именовались «лучами Ленарда». В глумлении над теорией относительности от него не отставал и другой Нобелевский лауреат — Иоганнес Штарк, тоже одичавший от националистической мечты о гегемонии.
В физике принят термин «релятивистский» (от латинского корня) вместо слов «подчиняющийся теории относительности». Когорту безответственных преследователей своих физических идей Эйнштейн насмешливо называл «Антирелятивистским акционерным обществом с ограниченной ответственностью». Еще в 30–х и 40–х годах нашего века акции этого дружного общества стояли высоко, совсем упав в цене только после поражения гитлеризма…
…Из универсального постоянства скорости света математически легко выводилось, что собственная относительная скорость наблюдателей замедляет ход их часов и укорачивает их линейки. Ритм времени замедляется вообще, а масштаб расстояний уменьшается в направлении движения.
Эйнштейн вызвал бы еще более сокрушенное сочувствие берлинской кондукторши, если бы поспешил добавить: «Нет–нет, вы не слишком огорчайтесь — ширина и высота у вашего вагона те же, что были на остановке, а вот длина, как это ни печально, немножко убавилась, и снова даю честное слово — это правда!»
Когда бы в «парадоксе часов» оставшийся на Земле близнец мог наблюдать стремительно летящего на ракете брата, он увидел бы, что тот заметно сплющился в профиль. Этот эффект исчез бы только после возвращения ракеты на Землю: тогда у обоих братьев опять оказался бы один и тот же — прежний — маштаб длины, потому что теперь они опять покоились бы друг относительно друга. И ритм часов стал бы у них вновь одинаковым.
Естественно недоумение: но почему же «уплощение» близнеца–космонавта не оставило по себе реального следа, когда он вернулся из полета, а замедление времени на ракете оставило столь реальный след, что братья превратились в людей разного возраста?
Причиной тому глубокое различие между пространством и временем: в пространстве есть направления «туда» и «обратно», а во времени лишь одно направление — «туда». И возвращение близнеца–космонавта состоялось только в пространстве. А во времени то была уже другая Земля: на ней навсегда утекли 20 земных лет. Восстановился ритм часов, но само время ушло безвозвратно. Братья встретились на другом листке календаря, чем тот, на котором когда–то расстались. А в пространстве они обнялись там же — оно никуда не делось.
Гораздо серьезней другое недоумение (и оно действительно доставило теоретикам немало хлопот). Почему бы в этих рассуждениях не поменять местами близнецов? Всякое движение относительно. Так отчего бы не счесть покоящимся брата на ракете, а движущимся с громадной скоростью брата на Земле? Тогда все перевернулось бы и сохранившим свою юность оказался бы к моменту встречи земной близнец, а постаревшим на двадцать лет — близнец–космонавт. Иными словами, не иллюзия ли этот «парадокс часов»? Пришлось бы и вправду признать, что это так, если б и в самом деле близнецов можно было поменять местами. Но делать этого нельзя: Земля и ракета тут не равноправны. В движении Земли за протекшее время ничего не менялось — она двигалась с прежним постоянством. (Из–за длительности срока нужно говорить об ее полете вместе с Солнцем, оставляя без внимания ее вращение по орбите.) А ракета двигалась не только по инерции: при отлете в космос, при повороте назад, при возвращении она то ускорялась, то тормозилась — словом, переживала то, чего не переживала Земля. Потому и не равноправны истории жизни обоих братьев. И то, что можно сказать об одном, вовсе нельзя сказать о другом…
Еще один — уже знакомый — вопрос напрашивается сам собой: отчего же в прежние века никто не замечал относительности времени и пространства? Ответ тот же, что и на «нежданную шутку» возрастания массы от скорости: все дело в математическом законе замедления времени и сокращения длины.
Он, этот закон, совершенно тот же, что и для увеличения массы: пока скорости малы по сравнению со световой, эти эффекты до крайности ничтожны. Помните? Даже сверхзвуковой лайнер делается в полете массивней всего на триллионную долю своей аэродромной массы — «массы покоя». Вот так и ход часов в его кабине замедляется всего на триллионную долю земного ритма. И длина его в направлении полета убывает на ту же неощутимую долю. А что уж говорить об еле–еле ползущем трамвае?! Эйнштейн мог поклясться кондукторше, что говорит правду, правду и только правду, но не достало бы чувствительности никаких приборов для экспериментального подтверждения его правоты.
Однако когда скорость приближается к световой, все эти «шутливые уверенья» теории относительности делаются сверхсерьезными. Масса тела начинает расти неудержимо. Ритм времени замедляется неотвратимо. Длина сокращается катастрофически. Простенькие формулы — непритязательные, как в школьных задачах по алгебре, где самое сложное действие это извлечение квадратного корня, — начинают показывать картину ошеломляющих последствий. Если бы ракете можно было задать скорость, в точности равную световой, с нею произошли бы по меньшей мере три невозможных события:
— ее масса стала бы бесконечной,
— течение времени на ней прекратилось бы,
— ее длина свелась бы к нулю.
Довольно утраты времени и третьего измерения, чтобы прийти к неизбежному выводу: никакому физическому телу задать световую скорость нельзя! Приближаться к ней можно, но достигнуть ее немыслимо. Она — предел физических скоростей во Вселенной.
Не менее, если не более наглядно твердит об этом закон возрастания массы со скоростью. Даже крошечный электрон — такой невесомый в покое — стал бы бесконечно массивным, когда бы удалось разогнать его до скорости света. А на разгон требуется затрачивать энергию. И чем массивней тело, тем больше энергетические затраты. Ускорители заряженных частиц — эти динозавры техники нашего века — огромны и сложны, кроме всего прочего, потому, что ускоряемые частицы надо в них нагружать колоссальными энергиями. В синхрофазотроне Дубны ядра водорода — протоны — разгоняются до скорости, меньше чем на 1% отличной от скорости света, а для этого их надо снабдить энергией в 10 миллиардов электронвольт. Их масса при этом удесятеряется, и они становятся сравнимыми с ядрами углерода. А для запуска со скоростью света — точно со скоростью света! — хотя бы одного–единственного электрона понадобилась бы энергия бесконечная, то есть все энергетические ресурсы природы…
Решительно все доступно только в детских сказках. В этом их прелесть для взрослых — они утешают нас в осознанном бессилии противиться законам естества. Но не сказочники, а научные фантасты лишь до 1905 года— до появления 17–го тома «Анналов физики» — имели право (право неведения!) отправлять своих героев в путешествия по космосу с неограниченной скоростью. А те, кто и позднее позволял себе так фантазировать, конечно, оставались фантастами, но переставали быть научными.
Для всего, что в покое обладает массой, неограниченная скорость — миф. А как же эйнштейновские частицы света — кванты электромагнитного поля? Они ведь не призраки — они вполне ощутимо материальны. Разумеется. Но все дело в том, что у них нет «массы покоя». Она равна нулю. Это кажется противоестественным: разве не очевидно, что если у чего–нибудь материального нет никакой массы, то оно попросту не существует? Совершенно справедливо. Однако это только то и означает, что частицы света не существуют в покое. Свет нельзя ни остановить, ни ускорить! Он — воплощение вечного движения с предельно возможной скоростью относительно любых наблюдателей. И в этом своем движении частицы света — кванты энергии — обладают реальной массой. Настолько реальной, что вот ведь сумел Петр Николаевич Лебедев определить давление света.
6
Как и об эйнштейновских близнецах, обо всем этом рассказано–перерассказанно тысячи раз. И все же нередко раздается искренне недоумевающий, а то и снисходительно жалеющий тебя голос: «Как! Вы не верите, что можно двигаться быстрее света?» Точно это вопрос веры или неверия!
Порою такой вопрос задается искусней: «Вот я мысленно во мгновение ока переношусь на Солнце — так разве мысль моя не обгоняет свет?» Действительно, свету на перелет от Земли до Солнца требуется восемь с лишним минут, а тут — один миг. Но на беду возражающего за этот миг никакого физического процесса между Землей и Солнцем не происходит. То биофизическое или биохимическое событие, которое имеет место, совершается в пределах нашей черепной коробки. А она невелика. И потому наикратчайшего мгновения достаточно для воображаемого переселения куда угодно — в соседнюю комнату или на Магеллановы Облака, в прошлое или будущее, к черту на кулички или за тридевять земель. Биопроцессам вовсе и не нужна световая скорость, чтобы совершиться в нашем скромном по размерам мозгу.
«А тахионы?» — спросил однажды молодой парапсихолог у молодого физика (что было весьма необычно, ибо телепаты, как правило, заранее знают ответы на все вопросы и меньше всего любят задавать их именно физикам). «А тахионы? Уверен, что как раз эти замечательные частицы, летящие со сверхсветовой скоростью, вызывают телепатические явления. А раз так, то телепатия доказывает реальность тахионов, а тахионы — реальность телепатии!»
Простим смешную нелогичность такой соблазнительной логики. Интересно вот что: это не придумано, а услышано летом 1978 года, и потом еще раз услышано летом 1979–го, когда тот же вопрос задавал уже пожилой философ уже пожилому естественнику. Слово «тахион» появилось в 70–х годах. Но для него сразу нашлось место в английском «Словаре современной мысли». Стало быть, оно сегодня — с успехом или без успеха — уже питает чью–то ищущую современную мысль.
Тахион. Гипотетическая частица, движущаяся быстрее света. Из–за «светового барьера» теории относительности тахионы не могут быть получены ускорением обычных частиц. Тахионы должны были бы порождать особого рода электромагнитную радиацию, но ее существование не установлено.
У тахионной гипотезы есть любопытная черта: после 1905 года она могла возникнуть в любой день и где угодно, а могла и вовсе не возникнуть. У физиков не было в ней нужды. Гипотезы появляются не от хорошей жизни — стоит снова вспомнить планковский «акт отчаяния» и эйнштейновское «постепенно я стал отчаиваться». А эта гипотеза появилась скорее от хорошей жизни: ее породило радостное доверие к теории относительности, а вовсе не потребность «поправить» ее. Тахионы — бескорыстная игра ума.
Суть понятна: чисто математически можно так раскрыть эйнштейновские формулы, что скорость света вдруг окажется не верхним, а нижним пределом допустимых скоростей движения. Тогда запретными станут все скорости не выше, а ниже световой. Мы очутимся мысленно в «мире наоборот». Тахионы — воображаемые частицы такого математически разрешенного мира.
Но для телепатических построений такие частицы едва ли пригодны. Тахионы — по идее молодого парапсихолога и пожилого философа — должны служить переносчиками таинственной информации между человеческими особями. Однако эти частицы заведомо не могут испускаться и поглощаться атомными конструкциями того вещества, из которого мы достоверно сотканы. В нашем мире, где сверхсветовые скорости в физических событиях абсурдны, все законы физических взаимодействий должны были бы сначала стать иными, чтобы обеспечить тахионам, во–первых, рождение и, во–вторых, информационную роль.
Дж. Дж. Томсон когда–то не без яда сказал, что природа, по–видимому, создана не для удобства математиков. Можно заметить, что и не для удобства физиков. И уж того меньше — для удобства парапсихологов: их исследовательские муки еще все впереди и дойдут до кульминации не раньше, чем станет доподлинно известно, что же именно надо объяснить…
Когда Эйнштейн просил прощения у Ньютона, ему уже было шестьдесят восемь. Сорок два года прошло со времени появления теории относительности. Ее утверждения давно уже выдержали проверку на истинность. Уже не одно десятилетие физика атома и физика звезд на каждом шагу опирались на ее формулы. А Эйнштейн, обращаясь к Ньютону через века, почему–то заверял своего великого предшественника, что «понятия, созданные тобою, и сейчас еще остаются ведущими в нашем физическом мышлении»!
Отчего такая честь? Разве новая механика не отменила классическую?
Это все равно, что спросить: разве движение со скоростями, близкими к световой, не отменило обычных движений? Нелепый вопрос, не правда ли? А если так, то и классическая механика жива–здорова. Теперь лишь ясно очертилась одна из границ ее применимости — ее плодотворности. Но и эта граница простирается так далеко, что даже нынешняя космонавтика для верного расчета траекторий спутников и космических станций нужды в эйнштейновских формулах не испытывает. Самые скоростные космические аппараты летят сегодня в десятки тысяч раз медленнее света. И формулы, основанные на старых добрых классических принципах, работают с точностью до 8 — 9–го знака после запятой.
А кроме широких пределов своей пригодности, старая механика завещала новой веками выработанный словарь познания. И вместе с этим словарем — обширный круг неотменяемых представлений. Эйнштейну в 1905 году не пришлось приниматься за словотворчество: теория относительности могла быть написана и была написана на языке классической физики.
В сущности, единственно новым и решающе важным обогащением старого словаря стало только само название механики Эйнштейна: релятивистская. Физики начали говорить о релятивистских формулах, релятивистской массе, релятивистском импульсе, релятивистских частицах и прочее и прочее. И вот получилось, что одно прилагательное сразу как бы удвоило прежний словарь. Возможности верного описания природы выросли скачком.
Если бы еще умели возрастать скачком возможности нашего воображения!
Теория относительности стартовала на удивление вовремя — как раз тогда, когда начал приоткрываться микромир, где уже почти ничего нельзя было бы достаточно верно описать прежними именами существительными без новых прилагательных: квантовый и релятивистский… Вот уж воистину:
Нам не дано предугадать, Как наше слово отзовется…
7
Сверх этих двух тютчевских строк просятся в нашу хорошую историю два маленьких эпизода из «Войны и мира». Хотя, разумеется, у Толстого, как и у Тютчева, не о физике речь, да зато о нас с вами. Оба эпизода — о затруднениях нашего воображения, когда оно разлучается с логикой. И о затруднениях нашего понимания, когда оно лишается поддержки воображения.
…Шестнадцатилетняя Наташа Ростова, переполненная впечатлениями жизни и своими смутными чувствами, говорит матери — добросердечно здравомыслящей графине — о Борисе Друбецком:
__ …Очень, очень мил! Только не совсем в моем вкусе — он узкий такой, как часы столовые… Вы не понимаете?.. Узкий, знаете, серый, светлый…
— Что ты врешь! — сказала графиня. Наташа продолжала:
— Неужели не понимаете? Николенька бы понял… Безухов — тот синий, темно–синий с красным, а он — четвероугольный…
Что делать графине? Как ей понять Наташу, если по заведенной логике общедоступных представлений нет на свете «узких, серых, светлых, четвероугольных» молодых людей, равно как и «темно–синих с красным»?
Но если «Николенька бы понял», то стало быть что–то такое на свете есть? Наверняка есть: вот ведь и Наташа это «что–то» понимает.
А каково нам? Мы–то с кем — со старой прямодушной графиней («Что ты врешь?») или с юной, всех влюбившей в себя и целый мир обольстившей Наташей («Неужели вы не понимаете?»)? Естественно, нам хочется с тщеславной поспешностью сообщить Наташе, что мы безусловно с нею и, как Николенька, превосходно ее понимаем: нельзя нам перед нею ударить в грязь лицом! Правда, то, что мы при этом искренне или притворно понимаем, может быть, вовсе и не совпадает с Наташиным пониманием. Но это и не важно: Наташа внушает нам странное знание— ни для кого не обязательное и точное только в пределах нашего доверия к проницательности ее детской души.
Однако дело еще сложнее.
Воображение, конечно, вольная птица. Но мы редко замечаем, что вылетает оно из клетки, которую всю жизнь расширяет наше трезвое познание действительности. В эту клетку воображение постоянно возвращается за питательным кормом. Такое независимое и возвышенное, оно на самом деле «ест с руки» — у логики с руки… В ночном разговоре с матерью Наташа лишь то и сделала, что вольно выразила свое логически созревшее суждение — нелестное для Бориса и лестное для Пьера. Она потому и спрашивает — «Неужели вы не понимаете?», что сама уже главное поняла — вполне разумно поняла — про обоих, и даже уверена в своей правоте. Она ведь немножко лукавит: ей просто не хочется окончательности, приговора, решения. И она высказывает свое суждение так, чтобы его нельзя было обсуждать, а можно было бы только схватить налету и без разбирательства принять за истину. Она ставит в тупик графиню, оттого что та не улавливает связи между образом и логикой.
А позднее приходит день, когда в иных обстоятельствах жизни попадает в сходное положение и Наташа. Это когда Толстой дает ее глазами свое знаменитое иронически уничижительное — «остраненное» — изображение оперных сцен:
…В этом серьезном настроении, в котором находилась Наташа, все это было дико и удивительно ей.