Но можно ли сократить толщину до нуля, не потеряв при этом само “пространство”? Естественность такого ограничивающего процесса очевидна, и теперь перед нашим мысленным взором остается одно пространство, без покрова — самоочевидная вещь, и все-таки нереальная, если забыть о происхождении этой концепции”.
Итак, “пустое пространство” представляет собой коробку “без коробки”, без ограничивающих стен… Таким образом, наше подсознание предполагает, что существует нечто, формирующее нашу “Вселенную”, — необъятная неподвижная пустая коробка, относительно которой движется все остальное. Если убрать и землю, и поезд, то камень будет падать относительно этой огромной, застывшей коробки.
Используя эти “примитивные” представления о пространстве, Эйнштейн смог некоторые из них подвергнуть сомнению.
Когда меньшая коробкаs расположена в относительном покое внутри полого пространства большей по объему коробкиS , тогда пустое пространство вs -малой является частью пустого пространстваS -большого, и “пространство”, содержащееS -большое иs -малое принадлежит им обоим. Когдаs -малое движется относительноS -большого, все становится сложнее. Кто-то склонен думать, чтоs -малое будет заключать в себе всегда то же самое пространство, но в различных частяхS . Затем необходимо будет распределить для каждой коробки свое особое пространство… и предположить, что все они двигаются относительно друг друга.
До того, как человек осознает, насколько сложная мысленная конструкция получится, пространство будет казаться ему неограниченной средой или контейнером, в котором плавают материальные объекты. С этого момента надо запомнить еще и то, что пространств существует бесчисленное множество и все они двигаются относительно друг друга7.
Итак, мы представляем Вселенную “безграничной средой или контейнером, заполненным движущимися материальными объектами” — будто Господь Бог разместил в одной огромной коробке все материальные объекты, составляющие нашу Вселенную. Но если задуматься глубже, то придется признать, что это объяснение “слишком простое”. Потенциальных коробок с заключенным в них пространством множество, и не существует единственного большогоS -пространства для дрейфующего в немs -малого. Скорее большееS -пространство — этосистемавзаимоотношений между всеми малымиs -пространствами.
Эйнштейн говорит: “Мы полностью исключаем смутное слово “пространство”, коему, надо честно признаться, не можем найти ни малейшего объяснения, и заменяем его словосочетанием “движение, относительно практически неподвижного тела отсчета”.
Таким образом, наш всадник на световом луче и наблюдатель с астероида отнюдь не являются “плавающими” в “Божьей коробке” — едином огромном неподвижном и пустом контейнере предмета. Они представляют собой два малыхs- пространства, среди множества малых иныхs -пространств, движущихся относительно друг друга. То же окажется верным и для пешехода с пассажиром поезда. Вселенная, где обитают все эти персонажи, сотворена “из бесконечного числа пространств, движущихся относительно друг друга”.
Возможно, подобное смещение акцента в базовом представлении о природе “пространства” не кажется столь драматичным, но открываемые им потенциальные возможности — огромны. Они привели Эйнштейна к пересмотру и других фундаментальных представлений о Вселенной.
Вызов второй — базовым предположениям об “одновременности”
Классическое измерение “пространства” зависит отизмеряющего — наблюдающего за началом и концом какого-либо опыта при помощи прибора измерения, например линейки.
Эйнштейн осознавал, что за определением “одновременности” стоит фундаментальное предположение одновременности происходящих событий: и начало, и конец наблюдаемого объекта на линейке видны в одно и то же время. Хотя это предположение вполне соответствует нашему нормальному (хотя и ограниченному) восприятию мира, но как быть с очень большими расстояниями (до планет и до звезд) и очень малыми (расстояние между атомами), сверхскоростями (скорость света) или с движением двух “пространств” относительно друг друга?
Эйнштейн понимал, что вся физика и в основном все способы восприятия людьми мира строились на определенных предположениях об измерении. Например, как вы определите, с какой скоростью мчится всадник на световом луче? Как вообще мы измеряем что-либо на земле? Берем измерительный прибор-линейку, измерительную ленту и т.п., устанавливаем единицу измерения и отмечаем, где начало и где конец.
А если объект, который я измеряю, движется очень быстро? Я мог бы видеть его левый край в начале линейки, скажем, во время -1 (t1), но, когда я переведу глаза, чтобы увидеть, где этот объект заканчивается, он сдвинется. Иными словами, если я начну измерять объект (например доску), концентрируясь на одной лишь его стороне во время t1, и в тот момент, когда я посмотрю на линейку и на измеряемую часть доски, чтобы проверить: совпадают ли деления, доска начнет двигаться. Тогда я смогу измерить лишь некоторую часть предмета от действительного его размера.
Если бы вы, находясь на астероиде, попытались измерить линейкой нечто движущееся, в то время, когда вы будете переводить взгляд с одного конца линейки на другой, ваш объект улетит на весьма существенное расстояние.
Чтобы получить более “ясную картину” данной концепции и открыть, какие же кажущиеся бесспорными положения стоят за ней, Эйнштейн рисует символический образ:
Молния ударила в рельсы на железнодорожном полотне в точкахА иВ , расположенных далеко друг от друга. В дополнение скажу, что эти две вспышки произошли одновременно. Если я спрошу вас, есть ли смысл в этом утверждении, вы решительно ответите “да”. Но если я попрошу вас точнее объяснить мне смысл этого явления, то, подумав, вы сочтете, что все не так просто, как казалось с первого взгляда.
Возможно, какое-то время спустя прозвучит ответ: “Значимость подобного утверждения ясна сама по себе и в дальнейших объяснениях не нуждается. Возможно, надо все-таки поразмыслить и, еще лучше, понаблюдать, чтобы уверенно заявить об одновременности событий”.
Я не удовлетворен ответом, и вот почему. Представим, что некий метеоролог делает открытие: молнии всегда ударяют в точкиА иВ одновременно. Нам нужно проверить этот теоретический результат на практике. И с подобной трудностью мы сталкиваемся во всех утверждениях в физике, где идет речь об “одновременности”8.
Итак, заявлению “значимость утверждения ясна сама по себе и не нуждается в дальнейших объяснениях” подписан приговор. Объяснение все-таки нужно.
Эйнштейн продолжает рассуждать:
Обдумав этот вопрос, вы предложите следующий проверочный тест: расстояние / АВ / надо измерить и поместить стороннего наблюдателя посерединеМ(срединная точка). У наблюдателя имеются два зеркала, наклоненные под углом 90°, что позволяет ему видетьА иВ одновременно. Если он увидит две вспышки молнии в одно и то же время, они и будут одновременными.
Мне очень приятно слышать это рассуждение, но я не могу счесть дело решенным, поскольку вынужден возразить: ваше определение можно было бы признать верным, если бы я знал, что свет, воспринимаемый наблюдателем в пунктеМ движется отА доМ с той же скоростью, что и отВ доМ . А это исследование можно провести только в том случае, если в нашем распоряжении будут средства измерения времени. Таким образом, мы движемся по логическому кругу.