Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар (2015)

Теперь, если бы природа вела себя так, как полагает наша интуиция, то трое атомных часов должны были оставаться синхронизированными независимо от движения самолетов. Секунда на то и секунда, и на универсальных часах на тумбочке у кровати господа бога одна секунда должна тикать ровно одну секунду. Все часы, которые вы когда-либо видели или использовали, будь то механические часы или нет, полностью согласны с вами в этом вопросе. И так оно и есть. За исключением случаев… нет, не так. Природу не слишком заботит то, что считает наша интуиция, и здесь эта интуиция как раз не права. Обычные часы просто недостаточно точны, чтобы сообщить нам о разнице. Наша интуиция может ошибаться, но теория Эйнштейна – нет.

После приземления двух самолетов в аэропорту Хафеле и Китинг обнаружили, что трое атомных часов больше не идут синхронно.

Часы, путешествовавшие в летевшем на восток самолете, отставали на 59 миллиардных долей секунды по сравнению с оставшимися в аэропорту часами. Часы, совершившие перелет на запад, забегали на 273 миллиардные доли секунды вперед.

Если бы часы оставались стоять рядом друг с другом, такого несоответствия пришлось бы дожидаться более 300 миллионов лет.

* * *

Согласно сделанным Хафеле и Китингом выводам существуют две причины возникшей разницы.

Первая связана со скоростью, со специальной теорией относительности: как догадался Эйнштейн, относительные скорости трех часов действительно должны приводить к некоторым крошечным, но измеримым эффектам замедления времени.

Вторая причина, хотя и не имеет ничего общего со скоростью, зато касается гравитации и общей теории относительности Эйнштейна. Так же как катящийся тяжелый мяч прогибает резиновую поверхность больше обычного, так и воздействие Земли на пространство-время, как утверждал Эйнштейн, должно быть более выражено вблизи ее поверхности, чем высоко в небе, где летают самолеты, а следовательно, влиять на протекание времени на различных высотах.

Эти две независимые друг от друга причины были рассчитаны еще до проведения эксперимента Хафеле и Китинга.

И суммированы.

В целом теории Эйнштейна предсказали, что в сравнении с оставленными на земле часами часы, полетевшие на восток, отстанут в конечном итоге вплоть до 60 миллиардных долей секунды, а летящие на запад забегут на 275 миллиардных долей секунды вперед.

Эксперимент доказал его правоту.

Возможно, вас это не так впечатлит, потому что разница во времени крошечная. Но она есть. И помните, что самолет не летает так быстро, а Земля не столь большой космический объект. Если лететь быстрее и (или) приближаться к гравитационно гораздо более мощному объекту в космосе, разница во времени может стать огромной, что вы уже испытали во сне, летя в самолете с околосветовой скоростью.

ВО ВСЕЛЕННОЙ ВРЕМЯ И РАССТОЯНИЕ НЕ ЯВЛЯЮТСЯ УНИВЕРСАЛЬНЫМИ ПОНЯТИЯМИ. ОНИ ЗАВИСЯТ ОТ НАБЛЮДАТЕЛЯ, ОТ ТОГО, КТО ИХ НА СЕБЕ ИСПЫТЫВАЕТ И КТО НА НИХ СМОТРИТ.

Само собой разумеется, верность эксперимента Хафеле и Китинга с 1971 года была доказана, подтвердив результат с увеличенным уровнем точности. Так что пространство-время действительно означает то, что означает, – сочетание пространства и времени. Во Вселенной отсчитываемое часами время зависит от того, кто смотрит на их стрелки: от того, где вы и что находится рядом (немного гравитации), и от вашей скорости. В начале двадцатого века эта мысль звучала очень абстрактно. Сегодня она – экспериментально доказанный факт. Нам всем придется принять ее.

Во Вселенной время и расстояние не являются универсальными понятиями. Они зависят от наблюдателя, от того, кто их на себе испытывает и кто на них смотрит. Оба понятия относительны. В противном случае скорость света не будет ни фиксированной, ни ограниченной.