Джон Стиц - Встречи на «Красном смещении»

Допплеровское смещение. Объекты, быстро удаляющиеся от вас, изменяют свой цвет, который смещается к красной (нижней) части спектра. Цвет приближающихся объектов смещается в сторону фиолетового (верхнего) конца спектра. Эти смещения могут быть так велики, что свет оказывается вообще вне видимой части спектра. То же самое относится и к звуку, только формулы в этом случае несколько другие. Звук от приближающегося источника делается более высоким, от удаляющегося — более низким.

Гравитационное красное смещение. Когда свет выходит из гравитационного поля, он теряет энергию, и цвета сдвигаются к красному концу спектра. Когда свет входит в гравитационное поле, цвета сдвигаются вверх, к фиолетовому. Эти сдвиги могут вывести свет за пределы видимого спектра. Если в, поле с большим градиентом гравитации фонарь, поднятый над головой, светит голубым цветом, то этот же фонарь будет светить красным светом, если опустить его на уровень груди.

Искривление световых лучей. В десятом слое гиперпространства свет движется медленно. Как и в нормальном пространстве, он подвержен гравитации, поэтому заметно отклоняется книзу. За счет искривления света вы можете принять искривленную поверхность за плоскую, выпуклую за вогнутую, и т. д. Надо привыкнуть обращаться с фонариком так, как вы обращаетесь с поливальным шлангом на Земле.

Увеличение массы. Когда скорость объекта приближается к скорости света, его масса возрастает (с точки зрения неподвижного наблюдателя). Поэтому для ускорения этого объекта требуется все больше и больше энергии, и он не может достичь скорости света, хотя и может неограниченно к ней приближаться. Результатом заметного увеличения массы при заметном уменьшении ускорения является сохранение энергии.

Система отсчета. Все явления и измерения в вашей собственной инерциальной системе отсчета кажутся нормальными (хотя измерения, проведенные наблюдателями, находящимися в разных системах отсчета, могут не совпадать).

Одновременность. Никакие два наблюдателя, движущиеся независимо друг от друга, не могут прийти к согласию относительно одновременности двух событий, происходящих в разных точках пространства. Наблюдатели всегда будут согласны друг с другом по поводу причинно-следственных связей, никто из них не может наблюдать следствие раньше, чем причину. Однако они не смогут согласиться друг с другом по поводу разнесения событий в пространстве-времени.

Звуковые ударные волны. Звуковые ударные волны не относятся к релятивистским явлениям. Когда объект на сверхзвуковой скорости проносится мимо неподвижного наблюдателя, на того немедленно и практически мгновенно обрушивается весь звук, порожденный движущимся объектом с момента начала движения. На борту «Красного смещения» дама, занимающаяся бегом трусцой, может обрушить звуковую ударную волну на людей, мимо которых она пробегает.

Скорость света. Свет в локальной системе отсчета всегда движется с одной и той же скоростью (хотя, с точки зрения внешнего наблюдателя, скорость света изменяется) — это есть следствие растяжения времени.

Растяжение времени. С вашей точки зрения, время идет медленнее у людей, движущихся мимо вас со скоростями, сравнимыми со скоростью света. В соответствии с общей (но не специальной) теорией относительности эти люди видят, что ваше время течет быстрее (это связано с так называемым парадоксом близнецов). Кроме того, гравитационное поле замедляет время пропорционально силе гравитации. Это означает, что на нижних уровнях корабля время течет медленнее, чем на пассажирских палубах. Если вы хотите сократить путешествие и согласны вытерпеть повышенное тяготение, на «Красном смещении» для таких случаев имеется несколько специальных купе. Если же вы не прочь растянуть полет (в вашем субъективном времени), мы можем предложить вам купе с пониженным тяготением на седьмом уровне. Настоятельно рекомендуем всем пассажирам организовывать свой распорядок согласно главным бортовым часам.

КАК Я ИЗОБРЕТАЛ «КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ»

Я знаю, что вы сейчас скажете. Вы скажете: «Меня не проведешь. Он выдумал все, от начала и до конца. Нет никакой Занагаллы, правда, Вирджиния?»

Может, и так. А может, и не так. Но я сейчас не хотел бы говорить о Занагалле. И о погоде тоже. Давайте поговорим о «Красном смещении».

Обязательно найдутся читатели, которые станут придираться к предположениям, сделанным мной в этой книге. Я уже слышу, как кто-то говорит: «А как же молекулы газа, а?»

Да, я понимаю, что молекулы газа обычно движутся быстрее скорости звука. И если их движение замедлить так, как диктуют принятые мной гипотезы, газы перестанут быть газами. Но давайте вернемся к этому позже.

Ладно, принимаю следующий вопрос. Я прямо вижу, как вы машете рукой:

— А как же, а как же — электроны на орбитах вокруг ядра?

Правильно. Здесь тоже возникает много проблем. Я знаю, что электроны движутся со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Если их замедлить, то… но об этом тоже чуть позже.

А теперь, извините, прошу пока не задавать вопросов.

Все дело в том, что мне пришлось для удобства сделать несколько допущений, второстепенных для главной линии романа. Без этих допущений основная идея была бы куда менее интересной. Я понимаю, что этого, вообще-то говоря, делать нельзя. Я понимаю, что для некоторых читателей это переводит книгу в жанр «фэнтези» — книгу, которую я отношу к самой научной из написанной мной научной фантастики. Что ж, можете подать на меня в суд. Просто я полагал, что ради такой идеи можно пойти на некоторые вольности.

К тому же я совсем не отвергаю критику такого рода. Наоборот, я был бы рад, если бы мой роман вызвал полемику. И еще я надеюсь, что эти научные вольности не помешают вам на время забыть о своем недоверии.

Оставшаяся часть этой главы посвящена истории эволюции «Красного смещения». Может быть, я смогу все это прояснить. А с другой стороны…

Допустим, мимо вас пробегает некая дама, причем так быстро, что ее тело сжимается в направлении движения (если подобные рассуждения кажутся вам заумными, то не стоит читать дальше. Попробуйте посмотреть какое-нибудь введение в теорию относительности, может быть, оно понравится вам больше. Во всяком случае, в этой части книги я ничего не выдумываю. Честное слово!).

Хорошо. Вы представили себе, что мы находимся в такой среде, где легко столкнуться с релятивистскими эффектами уже при малых скоростях.

В этой среде бегунья обнаружит, что люди, мимо которых она пробегает, сжимаются в направлении ее движения. Неподвижные часы будут спешить — конечно, на самом деле это ее внутренние часы пойдут медленнее. Как и в парадоксе близнецов, бегунья будет медленнее двигаться во времени, чем ее сестра, которая сидит в кресле возле бассейна и дышит хлоркой. Если наша дама будет бежать достаточно быстро, то в ее жизни будет проходить всего секунда за то время, что ее неподвижная сестра станет старше на целую минуту. Иначе говоря, она замедлит процесс собственного старения — выходит, бег действительно полезен для ее здоровья! Итак, беги, спасая свою жизнь.