Какой же физический смысл имеет, в таком случае, скажем, знаменитое релятивистское «растяжение» временного интервала, или, по-другому, — «замедление» времени? Циолковский отвечал на этот вопрос так: «Замедление времени в летящих со субсветовой скоростью кораблях по сравнению с земным временем представляет собой либо фантазию, либо одну из очередных ошибок нефилософского ума. (…) Замедление времени! Поймите же, какая дикая бессмыслица заключена в этих словах!»
В самом деле, из двух релятивистских формул, хорошо известных из школьного курса физики, следует, что в материальной системе отсчета, движущейся равномерно и прямолинейно относительно условно покоящейся системы и связанного с ней наблюдателя, временные промежутки «растягиваются» (течение времени «замедляется», отчего родители-космонавты могут якобы оказаться моложе собственных детей, оставшихся на Земле), а пространственные длины сокращаются. Так ли это? Весь вопрос в том, как понимать фиксируемое «растяжение» и «сокращение». Вытекает ли из формул, что «замедляется» всякое время, связанное с перемещающейся системой отсчета, — и продолжительность жизни, и процессы мышления или рефлексы и биоритмы? И действительно ли укорачивается космический корабль, сплющиваются в нем все предметы, живые организмы и сами космонавты? Если рассуждать последовательно-реалистически, то упомянутые эффекты непосредственно из релятивистских формул не вытекают, а являются следствием их свободного истолкования.
Формула, как это ей и положено, описывает (отображает) строго определенные физические параметры и процессы, которые, собственно, и фиксируются в виде символических обозначений. Физическая формула может описывать только физические (а не химические, биологические, социальные) закономерности. Прямая экстраполяция формул на целостную Вселенную также недопустима. В данном смысле приведенные выше релятивистские формулы раскрывают всего лишь объективное отношение между механическим перемещёнием тела и синхронно-совместным с ним движением света. Соотнесенность этих двух физических явлений зафиксирована в подкоренном соотношении двух совершенно различных скоростей — 1) скорости равномерного и прямолинейного перемещёния инерциальной системы) и 2) скорости света, движущегося параллельно той же системе. И то и другое соотносится с третьим элементом реального трехчленного отношения — условно неподвижной системой отсчета.
В соответствии с известным выводом из преобразований Лоренца численная величина времени в движущейся системе отсчета оказывается большей в сравнении с покоящейся. Но что конкретно означает увеличившийся временной интервал в движущейся системе? Единственное: в движущейся системе отсчета свету потребуется больше времени, чтобы покрыть расстояние, одинаковое с зафиксированным отрезком покоящейся системы координат. Например, в поезде, мчащемся через туннель, таким одинаковым пространственным отрезком будут длина самого поезда и соответствующее расстояние в неподвижной системе туннеля. Для преодоления длины мчащегося поезда свету потребуется больше времени, чем для прохождения того же самого расстояния, отмеренного на железнодорожном полотне или на стене туннеля. Для того чтобы свет мог достигнуть головы переднего вагона (ни вагоны, ни поезд в целом при этом своей длины не меняют — они просто перемещаются вперед), потребуется дополнительное время. Естественно, что в совокупности данный временной интервал будет превышать время, которое потребовалось для преодоления того же расстояния в неподвижной системе отсчета. При сравнении же результатов измерения окажется, что временной интервал в движущейся системе как бы «растягивается». В действительности же один и тот же световой сигнал, данный в определенный момент из определенного источника, затратит различное время для преодоления одного и того же расстояния в различных системах отсчета, и в движущейся системе это время будет тем больше, чем выше механическая скорость системы.
Почему так существенно рассматривать совместное параллельное движение светового луча, с одной стороны, и ракеты или любого другого материального объекта — с другой? Потому что таковы конкретные условия, задаваемые преобразованиями Лоренца, из которых выводятся релятивистские формулы. В проанализированных выше примерах системы отсчета привлекаются не поочередно (как это делается во всех работах, посвященных теории относительности), а одновременно, в триединстве с процессом электромагнитного излучения, ибо таков объективный смысл преобразования координат. Кроме того, в отличие от распространенных трактовок релятивистских эффектов, существенно важно рассматривать не поведение света с точки зрения наблюдателей, находящихся в разных системах отсчета, а наоборот, обе системы (покоящуюся и движущуюся) — с точки зрения движения электромагнитных волн.[8]
Ничего другого релятивистские формулы не означают (разве что в них рассматривается поперечный снос светового луча света, что и дает, по теореме Пифагора, подкоренное выражение) и означать не могут — по той простой причине, что описывают совершенно конкретное соотношение между электромагнитными процессами (движение света) и равномерно-прямолинейным перемещёнием физической системы. Все остальное — результат домыслов и предположений. И задача конструктивного космического миропонимания, как его развивал Циолковский, — найти в разного рода догадках рациональное зерно и отделить зерна от плевел. Сам он на протяжении всей жизни обращался к теории относительности и её более чем странным утверждениям. Вот его доподлинное мнение на сей счет в записи А. Л. Чижевского:
«Чисто математические упражнения, может быть, и любопытные, как забавнейшая игра человеческого ума, представляют в действительности бессмыслицу, которой отличаются многие современные теории, начало которым было положено примерно в середине прошлого века. Успешно развиваясь и не встречая должного отпора, бессмысленные теории одержали временную победу, которую они, однако, празднуют с необычайно пышной торжественностью! Будучи в целом безумными, эти теории кое-что помогли объяснить. Но они зарвались и достигли своего апогея. (…) Они не приводят к реальному познанию природы, а, наоборот, уводят человека в мир парадоксов, где уже никто (даже и сами авторы этих теорий) разобраться не может. Я не верю им, когда они говорят, что все выводы теории относительности им понятны. Я ведь тоже интересовался общей и специальной теорией относительности и делю их на две части: доступную уму человека и непостижимую уму. (…)
Физики хотят уверить меня в том, что явления, протекающие в микрокосмосе, непредставимы наглядно и поддаются только математической интерпретации! Но не будем говорить об этом вздоре. (…) Я перестал верить физикам: у них, как говорится, ум зашел за разум! Отсюда следует вывод: либо физики ошибаются, либо природа микрокосмоса крупно их подвела и ничего заумного в ней нет! Ничего заумного, а наоборот, все в микрокосмосе подчинено строгим законам, ещё более строгим, чем в макрокосмосе, законам, которые доступны человеческому разуму и познанию, а не только математическим формулам!
(…) Во все времена и у всех народов физики ошибаются в творении идей и теорий, ошибаются даже в трактовке некоторых опытов! Эта традиция идет из века в век, из тысячелетия в тысячелетие. То, что утверждается сегодня, опровергается завтра. Эти вечные ошибки понятны и за них нельзя бранить физиков, но и принимать на веру многое тоже нельзя. И я, грешный человек, думаю, что через сотню лет от парадоксов сегодняшнего дня ничего не останется. Я глубоко уверен, что в реальном мире, где отсутствует мысль человека, никаких парадоксов нет, и нет многого такого, чем мы наделяем природу, вследствие нашей ограниченности».
8
Анализ других примеров см.: Демин В. Н. Тайны Вселенной. М., 1998; Если оседлать луч света // Домашний лицей. 2002. № 4; и др. Или: персональная страница в Интернете (http://www.shaping.ru/mku/demin.asp).