Открывается соревнование по метанию копья.
Условия соревнования несколько необычны: выигрывает тот, чье копье будет лететь быстрее всех других.
Участники выстроились в ряд. Судья командует:
— Внимание... приготовились... бросок!
Помощников судьи не интересует дальность или высота полета копий. Важно одно — скорость... Щелкают секундомеры, сравниваются результаты, и вот уже выявлен победитель.
' Как водится, следуют поздравления, рукопожатия, вручение приза. И тут же к победителю подбегает расторопный газетный репортеру который задает стандартный вопрос:
— Как вы этого добились?
— Очень просто, — улыбается победитель. — Моя рука двигалась быстрее, чем у других.
Действительно, чтобы разогнать тело, надо заставить быстро двигаться «источник» его движения. У спортсмена копье ускоряется стремительным броском руки. Швыряя камень из пращи, мы сильно раскручиваем ее чашку. Искусственный спутник Земли доводится до огромной скорости быстро летящей ракетой-носителем.
Ну, а если нам вздумалось кидать не камни и копья, а... световые вспышки?
Представим себе немыслимое «состязание»: какие-то чудаки выстроились в ряд и, размахнувшись электрическими фонариками, одновременно включают их на мгновение. Вдаль летят световые сигналы. Достигнет ли какой-нибудь из сигналов цели раньше других?
Нет, не достигнет. К такому заключению нас привели бы точнейшие измерения. «Соревнование» окончится ничейным результатом.
От каждого фонарика вспышка будет двигаться с одинаковой скоростью — приблизительно 300 тысяч километров в секунду в пустоте. Как бы сильно вы ни размахивали фонариком, как бы ни старались пустить световой сигнал «с разбегу», он всегда одинаково быстр, пусть даже, разбежавшись, вы сами достигнете скорости, близкой к скорости света.
Когда вам нужно срочно позвать приятеля, вы не станете кричать «с разбегу». Зов дойдет столь же быстро, если вы крикнете и стоя на месте. Со световыми сигналами происходит то же самое.
Вместе с тем мы знаем, что звук — упругие колебания воздуха. Так, может быть, свет также представляет собой упругие колебания, но уже не воздуха, а какой-то другой среды — неосязаемой и всепроникающей? Это простое предположение в свое время было широко принято в физике. Оно подтверждалось многими экспериментами, говорящими о том, что свет — типичное волновое движение. Гипотетическую среду распространения световых колебаний назвали эфиром. Однако идею эфира пришлось оставить. Свет оказался не похожим на звук.
Манипулируя звуковыми сигналами, нетрудно обнаружить собственное движение в неподвижной среде — воздухе или воде. А световая сигнализация не допускает такой возможности.
Разберемся в этом.
На станции — длинный железнодорожный состав. Прежде чем тронуться в путь, машинист на паровозе дает гудок. Спустя примерно секунду звук гудка доходит до последнего вагона. Если бы кондуктор на последнем вагоне, в свою очередь, дал звуковой сигнал, тот дошел бы до паровоза через такой же промежуток времени. Но вот поезд двинулся, развил скорость, мчится на всех парах. И снова загудел паровоз. Теперь звук гудка скорее, чем на остановке, доходит до последнего вагона. Ведь пока звуковые волны бежали назад, последний вагон мчался им навстречу. Наоборот, сигнал с последнего вагона дойдет до паровоза не так скоро. В этом случае паровоз оставляет позади воздух, переносящий звук. Звуку приходится догонять паровоз.
Можно даже перегнать звук. Летчик самолета, летящего со сверхзвуковой скоростью, не слышит из окон шума собственных двигателей. Шум вместе со своим носителем — колеблющимся воздухом—все время остается где-то позади.
А от света не убежишь ни на шаг.
Получается так. Летит какой-то фантастически быстрый самолет. Скорость его огромна — 200 тысяч километров в секунду. Летчик посылает световые сигналы от хвоста к головной части самолета и обратно. Измерив скорость сигналов в обоих случаях, он получает одинаковый результат — 300 тысяч километров в секунду.
Навстречу мчится другой столь же стремительный самолет. Там итог опыта со световыми сигналами — тот же самый. Наконец подобный эксперимент ставят в физической лаборатории на поверхности Земли. И снова прежний результат.
