"Техника-молодежи" 1938 №5, с.13-14

Рисунки Л.Смехова

Вообразим, что летчик весом в 70 кг отправился в ракете в мировое пространство и достиг чудовищной скорости, равной 0,866 с. Если определить в этот момент массу летчика с помощью приборов, находящихся на Земле, то окажется, что она равна 140 кг.

Конечно, с летчиком поставить такой эксперимент нельзя, но с быстро летящими частицами материи подобные опыты неоднократно проделывались: при определении массы электрона было установлено, что она изменяется в зависимости от скорости движения электрона именно но формуле Эйнштейна. Любопытно, чти эти экспериментальные данные были получены за несколько лет до появления нового принципа относительности.

Скорость полета ракеты все увеличивается. Вот она достигла уже 0,97 с, и наши воображаемые весы показывают 280 кг. При дальнейшем увеличении скорости масса растет все быстрее. Наконец скорость достигает 0,995 с, и масса летчика увеличивается в десять раз. Она равна уже 700 кг. Однако никаких неудобств от своей чрезмерной массы летчик не испытал бы, так как относительно ракеты она оставалась бы попрежнему равной только 70 кг.

Приведенный пример показывает, как изменяется масса тел для наблюдателя, по отношению к которому эти тела движутся.

В различных движущихся системах время протекает по-разному. Это показало доктору Арк-Синусу, что возможно долететь и до далеких звезд.

Солнце удалено от Земли в среднем на 149,5 млн. км. Добраться до него пешком, двигаясь безостановочно круглые сутки и проходя по 6 км в час, можно было бы только в 2 840 лет. Путешествие поездом со скоростью 1500 км/сутки продлилось бы 273 года. Если бы мы отправились со своими семьями, то в живых доехало бы до Солнца только восьмое поколение. На самолете, пролетающем в среднем 300 км/час, удалось бы достигнуть Солнца в 57 лет. Юноша долетел бы глубоким стариком, вернуться же на Землю он не успел бы. Следовательно, для путешествия на Солнце недостаточна и скорость самолета.

Теперь мы сможем в полной мере оценить скорость с и величину расстояний между Землей и звездами. Свет Солнца доходит до нас в 8,3 минуты, от ближайшей же звезды — в 4,27 года. Это значит, что она в 270 тыс. раз дальше от Земли, чем Солнце. Остальные звезды удалены от солнечной системы на десятки, сотни, тысячи и более «световых лет».

Очевидно, что для посещения звезд, и притом только ближайших, все наши земные скорости совершенно непригодны. А о более далеких и мечтать нечего: ведь с — предельная скорость; а так как расстояния до большинства звезд превосходят 50 световых лет, то человек не сможет добраться до них при своей жизни, летя даже со скоростью света. Итак, в этом отношении нас не устраивают и космические скорости.

Но в области относительного даже невозможность оказалась не абсолютной. Задача принципиально разрешима, причем решение ее является с неожиданной стороны. Это парадоксальное на первый взгляд утверждение основано на следующей формуле Эйнштейна:

Из этой формулы вытекает, что время, согласно новому принципу, так же относительно, как движение и масса; что на телах, движущихся с различной скоростью, время протекает различно — «иными темпами», если можно так выразиться:

t₀—время, протекшее на Земле, t — на каком-либо снаряде, летящем в мировом пространстве, a v — скорость снаряда относительно Земли. При малых скоростях, с какими мы имеем дело на Земле, величина как и в предыдущем случае, близка к нулю; вследствие этого t практически не отличается от V в чем нетрудно убедиться.

Некоторые советские летчики налетали миллион километров. Допустим, что один из этих летчиков пролетел свой миллион со скоростью 200 км/час, проведя в воздухе, по указанию хронометра аэродрома, 5 тыс. часов. Если тот же хронометр был бы установлен на самолете, то он показал бы меньшее количество часов. Однако «экономия времени» составила бы в этом случае всего 0,0000003 секунды. Величина — совершенно ничтожная. Летя со скоростью 360 км/час, летчик «сэкономил» бы немногим больше: 0,000000555 секунды.

Земля обращается вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. Вообразим два идеальных хронометра, завода которых хватает на 100 лет. Земную орбиту представим себе в виде деревянного круга, по которому Земля катится, как мяч по шоссе. В какой-либо точке орбиты сооружен столб с вбитым в него гвоздем. Поравнявшись со столбом, мы вешаем на гвоздь один из хронометров. После 100 пробегов Земли по орбите мы снимаем его с гвоздя и сличаем показания обоих хронометров. Выясняется, что хронометр, висевший на столбе, ушел по сравнению со вторым хронометром почти на 16 секунд вперед. Другими словами, на движущейся относительно своей орбиты Земле время протекало несколько медленнее, чем на самой орбите.

Солнце обращается вокруг центра Галактики со скоростью 275 км/сек. В этом случае разница между показаниями хронометров составила бы уже

Но и эта величина еще ничтожна. Попробуем теперь обратиться к скоростям порядка скорости света: отправимся в ракете в мировое пространство со скоростью, близкой к скорости света.

Источником энергии для преодоления земного тяготения, управления ракетой и борьбы с притяжением встречных небесных тел будет служить распад атомов вещества.

Конечно, мы молоды — пусть нам будет по 25 лет.

Итак, мы садимся в ракету и покидаем Землю. Приборы показывают все возрастающую скорость полета. По прошествии 115,2 суток их стрелки замирают на числе 298 300 км/сек: с такой невероятной скоростью рассекает наша ракета недра мирового пространства. Солнце быстро превращается сначала в яркую, а затем во все более тускнеющую звезду.

Мы летим к звезде Ахернар в созвездии Эридан. Поскольку она в 200 раз ярче Солнца, мы решаемся пролететь мимо нее на расстоянии не менее 2 млрд. км. Но даже на таком почтительном удалении она припекает нашу ракету с неменьшей силой, чем Солнце на Земле. Звезды, яркость которых превосходит солнечную в тысячи, десятки и даже сотни тысяч раз, к счастью, очень далеки от нас.

Мы непрерывно ведем наблюдения и делаем много замечательных открытий. Пролетая мимо не видимых с Земли, давно погасших солнц, мы обнаруживаем порой окружающие их мертвые планетные миры.

Доктор Арк-Синус решил осуществить это небывалое в истории человечества путешествие. Попрощавшись с женой и маленьким сыном, он отправился в путь. Вернувшись почти непостаревшим, доктор Арк-Синус уже не застал жены в живых. Встретил его только сын — дряхлый старик. Время в ракете протекало гораздо медленнее, чем на Земле.

Оставив в стороне звезду Ахернар, мы летим еще некоторое время вперед, а затем начинаем останавливаться относительно далекой Земли. Торможение длится тоже 115,2 суток. Перейдя точку покоя относительно Земли, ракета опять развивает в течение 115,2 суток прежнюю скорость, но уже в обратную сторону.

Мы снова на пути к Земле. Прошли годы, и наша долгая экскурсия по вселенной близится к концу. Вот примерный баланс времени, проведенного нами в ракете:

В условленном месте ракета мягко садится на Землю. В первый раз за 25 лет нас охватывает трепет. Нетерпеливо снимаем мы с входного отверстия раму. Последняя гайка глухо падает на пол. Открывается люк. В ракету врывается яркий луч света, и мы с волнением вступаем на родную планету.

Среди встречающих нас — ни одного знакомого лица. На момент у нас возникает смутное чувство надежды увидеть братьев и сестер или хотя бы их внуков, правнуков... Но мы прекрасно понимаем, что все чаяния напрасны: уравнение Эйнштейна не оставляет места никаким иллюзиям.

В давно вышедших из моды облачениях шагаем мы, как во сне, по породившей нас почве. Нас безмолвно ведут на трибуну. Мы совершенно не узнаем ни ракетодрома, ни города. Председатель комиссии, глубокий старик, произнося слова с чуждым акцентом, объявляет, что наше отсутствие на Земле длилось 239 лет. За это время мы должны были посетить звезды, удаленные от солнечной системы почти на 120 световых лет.

Причину столь большого расхождения между временем в ракете и на Земле объясняет уже знакомая читателю формула. Она показывает, в какой мере замедляется «темп» времени при увеличении скорости движущегося тела. Например, при скорости ракеты, равной приблизительно 0,943 с, он уменьшается в три раза. Это значит, что по истечении одного года в ракете на Земле прошло бы три года. Но мы с вами летели со скоростью 0,995 с. В период этой максимальной скорости время протекало на Земле не в три, а в десять раз быстрее, чем в ракете.

Из подробных вычислений следует, что на Земле прошло:

Таков баланс земного времени за период нашего полета.