355 500 произведений, 25 200 авторов.

Электронная библиотека книг » Леонард Сасскинд » Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики » Текст книги (страница 2)
Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики
  • Текст добавлен: 21 сентября 2016, 18:22

Текст книги "Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики"


Автор книги: Леонард Сасскинд


Жанры:

   

Физика

,

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 28 страниц)

Последовавшая затем Битва при чёрной дыре являла собой нечто большее, нежели полемика между физиками. Это была также битва идей или, возможно, битва между фундаментальными принципами. Принципы квантовой механики и общей теории относительности всегда были на ножах друг с другом, и никто не знал, способны ли они сосуществовать. Хокинг – релятивист, верящий прежде всего в эйнштейновский принцип эквивалентности. Мы с ’т Хоофтом – квантовые физики, уверенные, что законы квантовой механики не могут нарушаться без подрыва самих основ физики. В следующих трёх главах я опишу диспозицию сторон перед Битвой при чёрной дыре, изложив основы физики чёрных дыр, общей теории относительности и квантовой механики.

2
Тёмная звезда

Горацио, – на небе и земле

Есть многое, что и не снилось даже Науке.

Уильям Шекспир, Гамлет[16]16
  Перевод П. Гнедича. – Прим. перев.


[Закрыть]

Первый намёк на что-то подобное чёрной дыре появился в конце XVIII века, когда великий французский физик Пьер-Симон де Лаплас и английский клирик Джон Митчел высказали одну и ту же замечательную мысль. Все физики тех дней серьёзно интересовались астрономией. Всё, что было известно о небесных телах, выяснялось благодаря свету, который они испускали или, как в случае с Луной и планетами, отражали. Хотя ко времени Митчела и Лапласа со смерти Исаака Ньютона прошло уже полвека, он всё равно оставался самой влиятельной фигурой в физике. Ньютон считал, что свет состоит из крошечных частиц – корпускул, как он их называл, – а раз так, то почему бы свету не испытывать действие гравитации? Лаплас и Митчел задумались, может ли существовать звезда, столь массивная и плотная, что свет не сможет преодолеть её гравитационное притяжение. Должны ли такие звёзды, если они существуют, быть абсолютно тёмными и потому невидимыми?

Может ли снаряд[17]17
  В оригинале употреблено слово «projectile» (снаряд – Прим. перев.), и к нему дано следующее примечание: «The American Heritage Dictionary of the English Language (4-я ред.) определяет projectile как „выстреленный, брошенный или иным образом приведённый в движение объект, например пуля, не обладающий способностью к самодвижению“.» Может ли снаряд (projectile) быть отдельной частицей света? Согласно Митчелу и Лапласу, ответ будет утвердительным.


[Закрыть]
– камень, пуля или хотя бы элементарная частица – вырваться из гравитационного притяжения Земли? С одной стороны – да, с другой – нет. Гравитационное поле массы нигде не заканчивается; оно тянется бесконечно, становясь всё слабее и слабее по мере увеличения расстояния. Так что брошенный вверх снаряд никогда полностью не избавится от земного притяжения. Но если снаряд брошен вверх с достаточно большой скоростью, он будет удаляться вечно, поскольку убывающая гравитация слишком слаба, чтобы развернуть его и притянуть назад к поверхности. В этом смысле снаряд может вырваться из земного тяготения.

Даже самый сильный человек не имеет шансов выбросить камень в открытый космос. Высота броска профессионального бейсбольного питчера может достигать 70 метров, это около четверти высоты Эмпайр-стейт-билдинг. Если пренебречь сопротивлением воздуха, пуля, выпущенная из пистолета, могла бы достичь высоты 5 километров. Но существует особая скорость – называемая скоростью убегания[18]18
  Скорость убегания также называют второй космической. Первой космической скоростью считается та, которой хватает для выхода на круговую орбиту вблизи поверхности Земли. – Прим. перев.


[Закрыть]
, – которой едва хватает, чтобы вывести объект на вечно удаляющуюся траекторию. Начав движение с любой меньшей скоростью, снаряд упадёт обратно на Землю. Стартовав с большей скоростью, он уйдёт на бесконечность. Скорость убегания для поверхности Земли составляет 40 000 км/ч (11,2 км/с)[19]19
  Представление о скорости убегания – это идеализация, в которой пренебрегается такими эффектами, как, скажем, сопротивление воздуха, из-за которого объекту могла бы потребоваться куда более высокая скорость.


[Закрыть]
.

Давайте временно станем называть звездой любое массивное небесное тело, будь то планета, астероид или настоящая звезда. Земля – это просто маленькая звезда, Луна – ещё меньшая звезда и т. д.

По ньютоновскому закону тяготения, гравитационное воздействие звёзды пропорционально её массе, так что совершенно естественно, что и скорость убегания тоже зависит от массы звезды. Но масса – это только полдела. Другая половина – это радиус звезды. Представьте себе, что вы стоите на земной поверхности и в это время некая сила начинает сжимать Землю, уменьшая её размеры, но без потери массы. Если вы остаётесь на поверхности, то сжатие будет приближать вас ко всем без исключения атомам Земли. При сближении с массой воздействие её гравитации усиливается. Ваш вес – функция гравитации – будет возрастать, и, как нетрудно догадаться, преодолевать земное тяготение будет всё труднее. Этот пример иллюстрирует фундаментальную физическую закономерность: сжатие звёзды (без потери массы) увеличивает скорость убегания.

Теперь представьте себе прямо противоположную ситуацию. По каким-то причинам Земля расширяется, так что вы удаляетесь от массы. Тяготение на поверхности будет становиться слабее, а значит, из него легче вырваться. Вопрос, поставленный Митчелом и Лапласом, состоял в том, может ли звезда иметь такую большую массу и столь малый размер, чтобы скорость убегания превзошла скорость света.

Когда Митчел и Лаплас впервые высказали эти пророческие мысли, скорость света (обозначаемая буквой c) была известна уже более ста лет. Датский астроном Оле Рёмер в 1676 году определил, что она составляет колоссальную величину – 300 000 км (это примерно семь оборотов вокруг Земли) за одну секунду:

c = 300 000 км/с

При такой колоссальной скорости, чтобы удержать свет, требуется чрезвычайно большая или чрезвычайно сконцентрированная масса, однако нет видимых причин, по которым такой не могло бы существовать. В докладе Митчела Королевскому обществу впервые упоминаются объекты, которые Джон Уилер впоследствии назовёт чёрными дырами.

Вас может удивить, что среди всех сил гравитация считается чрезвычайно слабой. Хотя тучный лифтёр и прыгун в высоту могут чувствовать себя по-разному, есть простой эксперимент, демонстрирующий, как слаба в действительности гравитация. Начнём с небольшого веса: пусть это будет маленький шарик пенопласта. Тем или иным способом придадим ему статический электрический заряд. (Можно просто потереть его о свитер.) Теперь подвесим его к потолку на нитке. Когда он перестанет крутиться, нить будет висеть вертикально. Теперь поднесите к висящему шарику другой подобный заряженный предмет. Электростатическая сила будет отталкивать подвешенный груз, заставляя нить наклоняться.


Того же эффекта можно добиться с помощью магнита, если висящий груз сделан из железа.


Теперь уберите электрический заряд или магнит и попытайтесь отклонить подвешенный груз, поднося к нему очень тяжёлые предметы. Их гравитация будет притягивать груз, но воздействие окажется столь слабым, что его невозможно заметить. Гравитация чрезвычайно слаба по сравнению с электрическими и магнитными силами.


Но если гравитация так слаба, почему нельзя допрыгнуть до Луны? Дело в том, что огромная масса Земли, 6∙1024 кг, с лёгкостью компенсирует слабость гравитации. Но даже при такой массе скорость убегания с поверхности Земли составляет меньше одной десятитысячной от скорости света. Чтобы скорость убегания стала больше c, придуманная Митчелом и Лапласом тёмная звезда должна быть потрясающе массивной и потрясающе плотной.

Чтобы прочувствовать масштаб величин, давайте рассмотрим скорости убегания для разных небесных тел. Для покидания поверхности Земли нужна начальная скорость около 11 км/с, что, как уже отмечалось, составляет примерно 40 000 км/ч. По земным меркам это очень быстро, но в сравнении со скоростью света подобно движению улитки.

На астероиде у вас было бы куда больше шансов покинуть поверхность, чем на Земле. У астероида радиусом 1,5 км скорость убегания составляет около 2 м/с: достаточно просто прыгнуть. С другой стороны, Солнце много больше Земли, как по размеру, так и по массе[20]20
  Масса Солнца – около 2∙1030 кг. Это примерно в миллион раз больше массы Земли. Радиус Солнца – около 700 000 км, то есть около сотни земных.


[Закрыть]
. Эти два фактора действуют в противоположных направлениях. Большая масса затрудняет покидание поверхности Солнца, а большой радиус, наоборот, упрощает. Масса, однако, побеждает, и скорость убегания для солнечной поверхности примерно в пятьдесят раз больше, чем для земной. Но она всё равно остаётся много ниже скорости света.

Но Солнце не будет вечно сохранять свой нынешний размер. В конце концов звезда исчерпает запасы топлива, и распирающее её давление, поддерживаемое внутренним теплом, ослабнет. Подобно гигантским тискам, гравитация начнёт сжимать звезду до малой доли её первоначального размера. Где-то через пять миллиардов лет Солнце выгорит и сколлапсирует в так называемый белый карлик с радиусом примерно как у Земли. Чтобы покинуть его поверхность, потребуется скорость 6400 км/с – это очень много, но всё равно лишь 2 % от скорости света.

Если бы Солнце было немного – раза в полтора – тяжелее, добавочная масса стиснула бы его сильнее, чем до состояния белого карлика. Электроны в звезде вдавились бы в протоны, образуя невероятно плотный шар из нейтронов. Нейтронная звезда столь плотна, что одна лишь чайная ложка её вещества весит несколько миллиардов тонн. Но и нейтронная звезда ещё не искомая тёмная; скорость убегания с её поверхности уже близка к скорости света (около 80 % c), но всё же не равна ей.

Если коллапсирующая звезда ещё тяжелее, скажем, в пять раз массивнее Солнца, тогда даже плотный нейтронный шар не сможет противостоять сжимающему гравитационному притяжению. В результате финального направленного внутрь взрыва звезда сожмётся в сингулярность – точку почти бесконечной плотности и разрушительной силы. Скорость убегания для этого крошечного ядра многократно превосходит скорость света. Так возникает тёмная звезда, или, как мы сегодня говорим, чёрная дыра.

Эйнштейну так не нравилось само представление о чёрных дырах, что он отрицал возможность их существования, утверждая, что они никогда не смогут образоваться. Но нравится это Эйнштейну или нет, чёрные дыры – это реальность. Сегодня астрономы запросто изучают их, причём не только одиночные сколлапсировавшие звёзды, но и находящиеся в центрах галактик чёрные гиганты, образованные слиянием миллионов и даже миллиардов звёзд.


Компьютерная модель чёрной дыры в 10 солнечных масс

Солнце недостаточно массивно, чтобы самостоятельно сжаться в чёрную дыру, но, если помочь ему, сдавив его в космических тисках до радиуса в 3 км, оно стало бы чёрной дырой. Можно подумать, что, если потом ослабить тиски, оно снова раздуется, скажем, до 100 км, но в действительности будет уже поздно: вещество Солнца перейдёт в состояние своего рода свободного падения. Поверхность быстро преодолеет радиус в одну милю, один метр, один сантиметр. Никакие остановки невозможны, пока не образуется сингулярность, и этот коллапс необратим.

Представьте, что мы находимся вблизи чёрной дыры, но в точке, отличной от сингулярности. Сможет ли свет, выйдя из этой точки, покинуть чёрную дыру? Ответ зависит как от массы чёрной дыры, так и от конкретного места, из которого свет начинает своё движение. Воображаемая сфера, называемая горизонтом[21]21
  Обычно используется термин «горизонт событий», чтобы не путать с горизонтом на поверхности планеты, однако автор везде использует краткую форму. – Прим. перев.


[Закрыть]
,
делит Вселенную на две части. Свет, который идёт изнутри горизонта, неминуемо будет затянут в чёрную дыру, однако свет, идущий извне горизонта, может чёрную дыру покинуть. Если бы Солнце стало однажды чёрной дырой, радиус его горизонта составил бы около 3 км.

Радиус горизонта называют шварцшильдовским радиусом в часть астронома Карла Шварцшильда, который первым стал изучать математику чёрных дыр. Шварцшильдовский радиус зависит от массы чёрной дыры; на самом деле он ей прямо пропорционален. Например, если массу Солнца заменить тысячей солнечных масс, у светового луча, испущенного с расстояния в 3 или 5 км, не будет шансов уйти прочь, поскольку радиус горизонта вырастет тысячекратно, до трёх тысяч километров.


Пропорциональность между массой и радиусом Шварцшильда – первое, что физики узнали о чёрных дырах. Земля примерно в миллион раз менее массивна, чем Солнце, поэтому её шварцшильдовский радиус в миллион раз меньше солнечного. Для превращения в тёмную звезду её пришлось бы сжать до размеров клюквины. Для сравнения: в центре нашей Галактики притаилась гигантская чёрная дыра со шварцшильдовским радиусом около 150 000000 км – примерно как у земной орбиты вокруг Солнца. А в других уголках Вселенной встречаются и ещё более крупные монстры.

Приливы и 2000-мильный человек

Что заставляет моря подниматься и отступать, как будто ежедневно они делают два глубоких вдоха-выдоха? Дело, конечно, в Луне, но как она это делает и почему дважды в день? Я сейчас объясню, но сначала расскажу о падении 2000-мильного человека.

Представьте себе гиганта, ростом от темечка до пяток в 2000 миль (3200 км), который падает ногами вперёд из космоса на Землю. Далеко в открытом космосе гравитация слаба, так слаба, что он ничего не чувствует. Однако по мере приближения к Земле в его длинном теле возникает странное ощущение: но это не чувство падения, а чувство натяжения.

Дело не в ускорении гиганта в направлении Земли. Причина его дискомфорта в том, что гравитация в космосе неоднородна. Вдалеке от Земли она почти полностью отсутствует. Но по мере того как он приближается, гравитация возрастает. 2000-мильному человеку это доставляет неприятности, даже когда он находится в свободном падении. Бедняга столь высок, что его ноги притягиваются гораздо сильнее, чем голова. Результирующий эффект – неприятное чувство, как будто его ноги и голову тянут в противоположных направлениях.

Пожалуй, он мог бы избежать растяжения, падая в горизонтальном положении, так, чтобы ноги и голова были на одной высоте. Но когда гигант это попробует, то столкнётся с другим неудобством: чувство натяжения сменяется равным чувством сжатия. Он чувствует, что его голова придавливается к ногам.

Чтобы понять, почему так происходит, представим на время, что Земля плоская. Вертикальные линии со стрелками указывают направление гравитационных сил, тянущих, естественно, прямо вниз.

Более того, сила гравитационного притяжения совершенно одинакова. У 2000-мильного человека в таких условиях не было бы проблем, падай он в вертикальном положении или в горизонтальном, – по крайней мере, пока он не долетит до земли.

Но Земля не плоская. Как сила, так и направление её тяготения меняются. Вместо того чтобы тянуть в одном направлении, гравитация притягивает прямо к центру планеты, как показано здесь:

Это порождает новые проблемы для гиганта, когда он падает горизонтально. Силы, действующие на его голову и ноги, не будут одинаковыми, поскольку гравитация, тянущая их к центру Земли, будет прижимать его голову к ногам, вызывая странное ощущение сдавливания.

Вернёмся к вопросу об океанских приливах. Причина двукратных ежедневных подъёмов и спадов моря та же, что вызывает дискомфорт у 2000-мильного человека: неоднородность гравитации. Только в данном случае это гравитация лунная, а не земная. Лунное притяжение сильнее всего действует на океаны на той стороне Земли, которая обращена к Луне, а слабее всего – на противоположной стороне. Может показаться, что Луна должна порождать один океанский горб на ближней стороне, но это ошибка. По той же причине, по которой голова высокого человека оттягивается от его ног, вода с двух сторон Земли – ближней и дальней – выпячивается над её поверхностью. Один из способов понять это – считать, что на ближней стороне Луна оттягивает воду от Земли, а на дальней – Землю от воды. В результате получается два горба на противоположных сторонах Земли, обращённых к Луне и от неё. Пока Земля делает один оборот под этими горбами, каждая точка на её поверхности испытывает два прилива.

Деформирующие силы, вызванные изменениями величины и направления гравитационного притяжения, называют приливными силами, будь они вызваны Луной, Землёй, Солнцем или любым другим массивным небесным телом. Может ли человек обычных размеров почувствовать приливные силы, например, когда прыгает с трамплина в воду? Нет, но лишь потому, что мы так малы, что земное гравитационное поле практически не меняется в пределах тела.

Схождение в преисподнюю

Низшёл путём лесистым в мрак пучин.

Данте. Божественная комедия[22]22
  Перевод Д. Мина. – Прим. перев.


[Закрыть]
.

Для человека, падающего в чёрную дыру солнечной массы, приливные силы уже не будут столь слабыми. Огромная масса, сжатая в крошечный объём чёрной дыры, делает гравитацию вблизи горизонта не только очень сильной, но ещё и крайне неоднородной. Задолго до подлёта к радиусу Шварцшильда, на расстоянии более 100 000 км от чёрной дыры, приливные силы вызовут сильнейший дискомфорт. Подобно 2000-мильному человеку, вы окажетесь слишком велики для быстро меняющегося гравитационного поля чёрной дыры. К моменту сближения с горизонтом вы деформируетесь – почти как зубная паста, выдавливаемая из тюбика.

Есть два способа справиться с приливными силами на горизонте чёрной дыры: уменьшиться самому или сделать больше чёрную дыру. Бактерия не заметила бы приливных сил на горизонте чёрной дыры солнечной массы, но и вы не почувствовали бы приливных сил на горизонте чёрной дыры в миллион солнечных масс. Это может показаться странным, поскольку воздействие гравитации более массивной чёрной дыры сильнее. Но в этом суждении игнорируется важный факт: горизонт крупной чёрной дыры настолько велик, что будет казаться почти плоским. Вблизи горизонта гравитационное поле будет очень сильным, но практически однородным.

Если вы немного знакомы с ньютоновской теорией гравитации, то сможете рассчитать приливные силы на горизонте тёмной звезды. И тогда окажется, что чем она больше и массивнее, тем меньше приливные силы на горизонте. Поэтому пересечение горизонта очень большой чёрной дыры будет ничем не примечательным событием. Но в итоге от приливных сил не спастись даже в величайшей из чёрных дыр. Её размеры лишь отсрочат неизбежное. В конце концов неминуемое падение к сингулярности будет столь же ужасным, как и любая пытка, придуманная Данте или применённая Торквемадой в процессах испанской инквизиции. (В памяти всплывает дыба.) Даже мельчайшая бактерия будет разорвана на части вдоль вертикальной оси и сплющена по горизонтальной. Небольшие молекулы проживут дольше бактерий, а атомы ещё немного дольше. Но рано или поздно сингулярность одержит верх даже над отдельным протоном. Не знаю, прав ли Данте, утверждая, что ни один грешник не избежит адских мук, но я совершенно уверен: ничто не сможет устоять против чудовищных приливных сил вблизи сингулярности чёрной дыры.

Но, несмотря на всю чуждость и брутальность свойств сингулярности, не в ней заключены глубочайшие загадки чёрной дыры. Мы знаем, что происходит с любым объектом, который угораздило попасть в чёрную дыру, – судьба его незавидна. Однако нравится нам сингулярность или нет, она и близко не подходит по парадоксальности к горизонту. В современной физике практически ничто не вызывало большей путаницы, чем вопрос о том, что происходит с материей, когда она проваливается сквозь горизонт? Любой ваш ответ, вероятно, будет ошибочным.

Митчел и Лаплас жили задолго до рождения Эйнштейна и не могли знать о двух открытиях, совершённых им в 1905 году. Первым из них была специальная теория относительности, в основе которой лежит принцип: ничто – ни свет, ни что-либо другое – никогда не может превысить скорость света. Митчел и Лаплас понимали, что от тёмной звезды не может уйти свет, но они не догадывались о невозможности этого ни для чего другого.

Вторым открытием Эйнштейна, сделанным в 1905 году, было то, что свет действительно состоит из частиц. Вскоре после того, как Митчел и Лаплас выдвинули свои соображения относительно тёмных звёзд, ньютоновская корпускулярная теория света оказалась в опале. Накопились доказательства того, что свет состоит из волн, подобных звуковым или тем, что бегут по поверхности моря. К 1865 году Джеймс Клерк Максвелл показал, что свет состоит из колеблющихся электрического и магнитного полей, которые распространяются сквозь пространство со скоростью света, и корпускулярная теория вовсе перестала подавать признаки жизни. Похоже, никто и не задумывался, что электромагнитные волны тоже могут притягиваться гравитацией, так что тёмные звёзды были забыты.

Забыты, пока в 1917 году астроном Карл Шварцшильд не решил уравнения новой, общей теории относительности Эйнштейна и не переоткрыл тёмные звёзды[23]23
  Чёрные дыры бывают разных видов. В частности, они могут вращаться вокруг своей оси, если вращалась исходная звезда (в той или иной мере вращаются все звёзды), и они могут быть электрически заряжены. Сбросив электрон в чёрную дыру, мы её зарядим. Шварцшильдовскими чёрными Дырами принято называть только те, которые не вращаются и не имеют заряда.


[Закрыть]
.

Принцип эквивалентности

Как и большинство эйнштейновских работ, общая теория относительности была сложной и изысканной, но она строилась на исключительно простых наблюдениях. Фактически они настолько элементарные, что были доступны каждому, но никто их не сделал.

Это было в стиле Эйнштейна – делать далеко идущие выводы из простейших мысленных экспериментов. (Лично меня этот способ мышления восхищает более всех прочих.) В случае общей теории относительности в мысленном эксперименте участвовал наблюдатель в лифте. Учебники часто модернизируют эксперименты, заменяя лифт ракетой, но в эпоху Эйнштейна лифты были захватывающей новой технологией. Он первым представил себе лифт, свободно плывущий в открытом космосе, вдали от любых тяготеющих объектов. Всякий, кто находится в таком лифте, будет испытывать полную невесомость, а снаряды будут пролетать мимо по идеально прямым траекториям с постоянной скоростью.


С лучами света будет происходить то же самое, но, конечно, на скорости света.

Далее Эйнштейн представил, что случится, если начать ускорять лифт вверх, скажем, с помощью кабеля, прикреплённого к какому-то далёкому якорю, или посредством укреплённых под днищем ракет. Пассажиров начнёт прижимать к полу, а траектории снарядов станут загибаться вниз, образуя параболические орбиты. Всё будет в точности также, как и под воздействием гравитации. Все знают об этом со времён Галилея, но Эйнштейну выпало превратить этот простой факт в новый мощный физический принцип. Принцип эквивалентности гласит, что не существует абсолютно никакой разницы между воздействием гравитации и воздействием ускорения. Никакой эксперимент, проведённый внутри лифта, не позволит отличить, покоится лифт в гравитационном поле или ускоряется в открытом космосе.

Само по себе это не было удивительно, однако имело важнейшие следствия. В то время, когда Эйнштейн сформулировал принцип эквивалентности, было очень мало известно о том, как гравитация влияет на другие явления, такие как течение электричества, поведение магнитов или распространение света Согласно эйнштейновскому подходу, начинать следовало с того, чтобы разобраться, как на все эти явления воздействует ускорение. При этом обычно не появлялось какой-то новой физики. Всё, что делал Эйнштейн, – это представлял себе, как известные явления будут выглядеть в ускоряющемся лифте. А затем принцип эквивалентности подсказывал ему, каково будет влияние гравитации.

В первом примере рассматривалось поведение света в гравитационном поле. Представьте себе световой луч, движущийся горизонтально слева направо поперёк лифта. Если бы лифт свободно двигался вдали от любых тяготеющих масс, свет шёл бы по идеально прямой горизонтальной линии.

Но теперь допустим, что лифт ускоряется вверх. Свет начинает движение с левой стороны лифта в горизонтальном направлении, но из-за того, что лифт ускоряется, ко времени прихода на другую его сторону у света появится составляющая движения, направленная вниз. С одной точки зрения, лифт ускоряется вверх, но, с другой, – его пассажирам кажется, что свет ускоряется вниз.

Фактически световой луч искривляется так же, как и траектория очень быстрой частицы. Этот результат никак не зависит от того, состоит свет из волн или из частиц; это просто эффект направленного вверх ускорения. Но, рассуждал Эйнштейн, если ускорение заставляет изгибаться траекторию светового луча, то же самое должна делать и гравитация. В действительности можно сказать, что гравитация притягивает свет и заставляет его падать. Это полностью совпадает с догадками Митчела и Лапласа.

Есть, однако, и другая сторона медали: если ускорение способно сымитировать воздействие гравитации, то оно может его и уничтожить. Представьте себе тот же лифт уже не бесконечно далеко в открытом космосе, а наверху небоскрёба. Если он стоит, пассажиры наблюдают все эффекты гравитации, включая искривление лучей света, идущих поперёк лифта. Но затем трос лопается, и лифт начинает ускоряться в направлении земли. В течение короткого времени свободного падения кажется, что гравитация внутри лифта полностью исчезла[24]24
  Я предполагаю, что лифт достаточно мал, чтобы пренебречь приливными силами.


[Закрыть]
. Пассажиры плавают по кабине, утратив чувство верха и низа. Частицы и пучки света движутся по идеально прямым линиям. Это оборотная сторона принципа эквивалентности.


    Ваша оценка произведения:

Популярные книги за неделю