Однажды Сильвер просидел несколько месяцев в космической одиночной станции. Жилое помещение представляло собой кубический ящик с ребром два метра и одним окошком, в которое были видны звезды. Системы регенерации снабжали Сильвера водой и чем-то вроде еды, и кислородом. Станция была отдалена от гравитирующих тел и не вращалась, так что Сильвер наблюдал один и тот же кусок неба. Некоторые звезды были неподвижны, а иные двигались, причем в разных направлениях и с разными скоростями. Сильвер был достаточно опытен, чтобы отличать звезды от космических кораблей, но заинтересовало его вот что. Во-первых, корабли двигались со скоростями, не превосходящими некоторой скорости С (Скорость). Имеется в виду движение точки по стеклу окошка. Быстрее С ни один корабль никогда не двигался. А медленнее бывало, иные корабли вообще висели неподвижно. Второе: Сильвер глядел на корабли, и подметил вот что. Яркость этих "звезд" менялась, росла или убывала, причем быстрее всего — для тех, что покоились на окне. Те, что двигались со скоростью С, вообще не меняли яркости.
Фотка камеры СильвераОт нечего делать, Сильвер начал размышлять над загадкой, отчаянно вспоминая пояснения своего приятеля по прозвищу Блокнот. Но пояснения были всегда под чашечку чего-нибудь вкусного, да и на бетельгейзийском научном языке (а он, как известно, состоит из ругательств и выражений, касающихся выпивки, а остального никто больше во Вселенной вообще не понимает). Так что приходилось напрягать мозги самому.
Сильвер для начала решил, что нет никакого резона кораблям летать со скоростью ниже крейсерской. Да, в обитаемой зоне звезд действовало правило Хиггса, ограничивающее работу двигателей. В результате те, на кого ограничение не распространялось, быстро набирали крейсерскую скорость. Те же, кто был ограничен, разгонялись долго и тратили много топлива. А попавшие под жесткий запрет вообще не могли разогнаться до сколько-нибудь заметных скоростей. Боевая Охрана Зоны (БОЗоны) Хиггса следили за выполнением правил.
Однако Сильвер болтался в безлюдной области космоса и там правила Хиггса не действовали. Следовательно, все корабли летали с крейсерской скоростью. Однако почему-то по стеклу их изображения ползали с разной скоростью.
Далее, Сильвер собрал статистику по направлениям и установил, что во всех направлениях корабли летают примерно одинаково.
Сильвер решил, что стекло двумерно, но надо учитывать и третье измерение.
Обратите внимание: Космический аппарат Кассини обнаружил гигантские пыльные бури, бушующие на Титане.
Оно играло роль времени: часов у него не было, а изменение яркости неподвижных точек-кораблей позволяло прикидывать, сколько прошло суток. Что если, подумал Сильвер, корабли летают во всех трехмерных направлениях с одной и той же крейсерской скоростью? Тогда те, что летят параллельно стеклу, движутся по нему со скоростью С. А те, что летят перпендикулярно, неподвижны. Это объясняло и изменение яркости: неподвижные отдаляются или приближаются максимально быстро, а летящие вдоль вообще не отдаляются и не приближаются.Правда, пришлось предполагать, что все корабли примерно на одной дистанции от Сильвера. Но это было правдоподобно, так как там проходила галактическая трасса и летящие мимо корабли и должны были быть на ней.
"Часы" летящих косо кораблей тикали медленнее: если корабль полз по стеклу к краю, то его яркость менялась замедленно. Причем, сообразил Сильвер, то же видят пассажиры корабля относительно его собственной станции! Но нет никакого способа сверить показания.
Теперь Сильвер начал понимать, что ему втолковывал приятель на научном бетельгезийском. Всё движется с одной и той же скоростью в пространстве-времени, разница в направлении четырехмерного вектора скорости. Если тело покоится в пространстве, то вся его скорость направлена во времени, и время идет максимально быстро. Чем выше скорость, тем медленнее идет время, только все часы это покажут, в отличие от его кораблей в окошке.
Сильвер подумал, что если бы у него была связь и право приказывать, он мог бы неподвижные разогнать точки-звездочки на своем окне, просто дав приказ повернуть рули и изменить направление движения. Но быстрее, чем до скорости С, он разогнать не может. Если поворачивать дальше, то точка начнет опять замедляться и ее яркость станет расти, а не убывать. Пойдем дальше: если время можно отсчитывать только по падению яркости точки, то приказ раз в сутки по этим "часам" будет отдаваться все реже, а при достижении скорости С яркость меняться перестанет и следующие сутки никогда не наступят. Так что даже добраться до С не получится, разве что корабль изначально шел на этой скорости (то есть, параллельно окну).
Комментарий старого Блокнота
Двумерная модель окна является хорошей аналогией пространства-времени и позволяет лучше понять эту концепцию. Однако, как и любая аналогия, она неполна.
Во-первых, в ней не выполняется принцип относительности. У Сильвера просто нет способа замерять время подвижными часами, кроме как наблюдать за яркостью. Но на корабле есть часы и команда их видит, и в принципе их мог бы видеть и Сильвер, будь у него техническая возможность. Необходимо, чтобы все считали за время яркость неподвижных относительно стекла кораблей в своих окнах. Иначе постоянно придется следить за модельным "временем" и временем обычным.
Во-вторых, не выполнен постулат о постоянстве скорости света в любой системе отсчета. И вообще у нас нет систем отсчета, кроме той, что связана с Сильвером.
В-третьих, метрика пространства не такая, как в теории относительности, а Евклидова. Так что дальше простейших понятий продвинуться не удастся.
Оглавление рубрики
Путеводитель по каналу
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Как космический пират Сильвер сидел на космической станции.