Джон Стиц - Встречи на «Красном смещении»

На первый взгляд может показаться, что если сердце прокачивает постоянный объем крови по вашему телу, а время идет медленнее в районе ваших ног, то результатом будет премерзкий взрыв. На самом же деле происходит то же самое, что при течении жидкости по трубке переменного диаметра. В узкой части трубки поток ускоряется; в нижней части тела субъективная скорость потока увеличивается.

Между прочим, замедление времени в гравитационном поле позволяет дать еще одно обоснование гравитационному красному смещению. Свет, возникающий глубоко в гравитационном поле, кажется низкочастотным наблюдателю, находящемуся вне поля и поэтому не подверженному замедлению времени.

Если свет распространяется достаточно медленно для того, чтобы гравитационное красное смещение возникало при умеренном тяготении на борту, следующий логический шаг приводит к выводу, что часть объема «Красного смещения» представляет собой черную дыру. Вот в этом понятии я пока не смог как следует разобраться. Главная трудность в том, что до сих пор нет единого мнения, что происходит на внутренней и на внешней сторонах горизонта событий.

Ну а теперь — «бантики». К примеру, если скорость света десять метров в секунду, то какова скорость звука? Действительно, если при комнатной температуре молекулы воздуха на Земле движутся со скоростью несколько сот метров, почему воздух на «Красном смещении» попросту не замерзает?

Когда дело доходит до молекул и атомов, строгие аргументы кончаются и начинаются объяснения на пальцах. Я считаю, что даже если остановить развитие идеи на этом месте, «Красное смещение» и без того представляет собой интересный мысленный эксперимент. А идея мне так нравится, что я был бы готов сколько потребуется размахивать руками ради ее обоснования. Однако гораздо лучше все-таки попытаться подвести твердую логическую основу.

Рассмотрим пока молекулы воздуха (я хотел сказать, представим себе, что мы можем их рассмотреть). На Земле не только молекулы движутся быстрее, чем им разрешено на «Красном смещении», но и с атомами возникают неприятные проблемы. Электроны вращаются вокруг ядер со скоростями, вполне сравнимыми с нашей обычной скоростью света. Я прикинул (на пальцах!), что будет, если в среде «Красного смещения» атомные частицы движутся почти что с местной скоростью света, а значит, их массы сильно изменены. Получилось, что электроны движутся по своим орбитам медленнее (а радиусы орбит больше), и химические реакции замедляются. Для удобства я предположил, что, как бы ни менялись физические константы от слоя к слою, слабые и сильные ядерные взаимодействия, а также электромагнитные силы остаются на уровне, обеспечивающем устойчивость материи.

Это означает также, что большинство молекул движется почти со скоростью света, отчего их масса увеличивается по сравнению с той, которая была на Земле. Это и компенсирует более низкую скорость, и кинетическая энергия остается той же, что на Земле. А эта энергия и определяет температуру, вот почему не замерзает воздух.

Скорость звука зависит от средней скорости молекул в воздухе, поскольку звук распространяется при столкновениях молекул. На Земле скорость звука в кислороде составляет две трети средней скорости молекул. На «Красном смещении», если мы предположим, что средняя скорость молекул примерно десять метров в секунду, скорость звука должна составлять шесть и две трети метра в секунду. Поэтому человек способен бежать быстрее звука, обрушивая ударные волны на окружающих. Так что те, кого раздражают бегуны трусцой, получат дополнительный повод для раздражения. Подставив новую скорость звука в обычные допплеровские уравнения для изменения тона, получим, что при удалении от говорящего его голос будет казаться вам более низким.

Один побочный эффект, общий для света и звука — более узкая направленность. Поскольку на «Красном смещении» частоты остались прежними, а скорости уменьшились, неизбежно должны были сократиться длины волн. Отсюда — меньшее расхождение волнового фронта. Например, если вы обращаетесь к человеку, которого не видите, есть риск, что он вас не услышит. Определить направление, откуда пришел звук, довольно сложно — для этого надо сравнить громкость, воспринятую левым и правым ухом; время задержки сигнала, которое обычно использует для этой цели наша слуховая система, на «Красном смещении» становится слишком большим.

Спасательные пояса — один из самых слабых элементов, связанных с изобретенной мною средой. Однако обойтись без них я не мог. Дело в том, что человек, чьи синаптические импульсы распространяются со скоростью не более десяти метров в секунду, вряд ли сможет вообще жить (во всяком случае, его жизнь будет неприятной и малопродуктивной). А среда, безусловно, смертельная для человека, была бы смертельно скучной для читателя.

Спасательные пояса создают поле, внутри которого скорость света приобретает свое привычное значение. Чтобы не наделять пояса ненужными волшебными свойствами, я не стал снабжать их способностью ускорять распространение света. Они могут лишь компенсировать то его замедление, которое связано с переходом из нашего пространства в высшие слои гиперпространства.

Еще одно слабое место — отраженный свет. Я предполагаю, что человек или предмет, защищенный спасательным поясом, будет отражать свет обычным образом. Но ведь любая незащищенная поверхность состоит из молекул, чьи электроны движутся так медленно, что не резонируют на тех частотах, на которых происходит поглощение, а затем и повторное излучение отраженного света, энергия которого сосредоточена в определенных диапазонах частот. Я принял такую гипотезу (ничем не обоснованную): свет либо полностью отражается от поверхности, при этом диффундируя, либо полностью поглощается. Это означает, что незащищенные поверхности можно видеть только в серых тонах.

И, наконец, последнее слабое звено — уравнение гравитационного сокращения времени, использованное мною. Главная трудность состояла в том, что, в различных источниках приведены разные формулы. Самая распространенная из них утверждает, что время бесконечно замедляется на половине радиуса горизонта событий. Но есть источники, утверждающие, что это происходит на самом горизонте событий. Я выбрал ту формулу, которая придает моей гипотетической среде более интересные свойства. Думаю, не стоит относиться к этому выбору, как к догме. Это всего лишь одна из возможных гипотез. Для романа ее вполне достаточно, а посвящать свою жизнь (или хотя бы несколько лет жизни) развитию теории черных дыр я не собираюсь.

В «таблице 1» приведены размеры «Красного смещения» вместе с соответствующими им значениями некоторых физических величин. Я выбирал величину центральной псевдомассы и размеры уровней так, чтобы интересные следствия основной идеи проявлялись наиболее ярко. Если бы я сделал корабль значительно большего размера, то тяготение, скорость хода времени и другие параметры слабо менялись бы от этажа к этажу. В «таблице 3» даны формулы, которыми я пользовался.