Лоуренс Краусс - Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй

Аналогично, когда я фотографирую красивый вид, как я делал это в Северной Ирландии, когда начинал писать эту главу, запечатленная сцена – это сцена, распределенная не только в пространстве, но скорее в пространстве и времени. Свет от скал Дороги гигантов, находящихся примерно в километре от меня, покинул их значительно раньше (где-то на одну тридцатимиллионную секунды), чем свет от карабкающихся на шестиугольные лавовые выступы людей на переднем плане, который достиг моей камеры одновременно с первым.

Понимая это, Эйнштейн задался вопросом о том, как два события, которые для одного наблюдателя выглядят происходящими одновременно в разных местах, выглядели бы для другого наблюдателя, двигающегося по отношению к первому в момент выполнения наблюдений. В примере, который он рассматривал, речь шла о поезде, поскольку жил он в Швейцарии в эпоху, когда из любого населенного пункта чуть не каждые пять минут отходил поезд еще куда-нибудь.

Представьте себе ситуацию, изображенную на рисунке: молния ударяет в две точки возле разных концов поезда, равноудаленные от наблюдателя A, который покоится относительно этих точек, и наблюдателя B в движущемся поезде, который проезжает мимо A в тот момент, который позже A определит как момент удара молний.

Немного позже A увидит вспышки обеих молний, которые дойдут до него в одно и то же время. Однако B за это время успеет продвинуться вместе с поездом. Следовательно, световая волна, несущая информацию о том, что справа произошла вспышка, к этому моменту уже минует B, а свет, несущий информацию о вспышке слева, до него еще не дойдет.

Наблюдатель B видит свет, приходящий от обоих концов его поезда, и в самом деле для него вспышка у переднего конца поезда происходит раньше, чем вспышка у заднего его конца. Поскольку он выполнил измерения и убедился, что свет приходит к нему со скоростью c , а сам B при этом находится в середине поезда, он делает вывод, что вспышка справа, должно быть, произошла раньше вспышки слева.

Кто в данном случае прав? Эйнштейну хватило дерзости предположить, что правы оба наблюдателя. Если бы скорость света была подобна всем прочим скоростям, то B, конечно, увидел бы одну волну раньше другой, но он бы увидел также, что волны движутся к нему с разными скоростями (та, навстречу которой он движется сам, приближалась бы быстрее, а та, от которой уезжает, – медленнее), и поэтому он пришел бы к выводу, что события произошли одновременно. Но, поскольку, согласно измерениям B, оба световых луча движутся к нему с одинаковой скоростью c , реальность, о которой он делает выводы, выглядит совершенно иначе.

Как отмечал Эйнштейн, при определении того, что мы подразумеваем под различными физическими величинами, измерение – это все. Представить себе реальность, которая была бы независима от измерения, возможно, было бы интересным философским упражнением, но с научной точки зрения это бесплодный подход. Если наблюдатели А и B находятся в той же точке, где происходит событие, они определят для него один и тот же момент, но если объектом интереса служат события в отдаленных точках, наблюдатели почти ни в чем не согласятся друг с другом. Любое измерение, которое может провести B, говорит ему, что событие у переднего конца поезда произошло раньше второго события, тогда как любое измерение, проводимое A, говорит ему, что оба события произошли одновременно. Поскольку ни A, ни B не могут находиться в обоих местах одновременно, их определения моментов времени в отдаленных точках опираются на наблюдения, сделанные на расстоянии, а если эти наблюдения построены на интерпретации того, что сообщает дошедший от этих событий свет, наблюдатели придут к разным выводам относительно возможной одновременности отдаленных событий – и при этом оба будут правы.

Понятия «здесь» и «сейчас» универсальны только для здесь и сейчас, а не для там и тогда.

Я с умыслом написал, что наблюдатели не согласятся друг с другом почти ни в чем. Ибо каким бы странным ни казался приведенный мной только что пример, на самом деле он может быть еще более странным. Еще один наблюдатель C, едущий на поезде в противоположном направлении по отношению к направлению движения B, сделает вывод, что событие слева (возле передней части его поезда) произошло раньше, чем событие с правой стороны. Иными словами, порядок событий, увиденных глазами двух наблюдателей, B и C, окажется совершенно противоположным. То, что для одного из них было «до», для другого будет «после» и наоборот.