Две революции, произошедшие в двадцатом веке, разрушили две тысячи лет заблуждений о том, что нам известны о жизни все основные истины. Первой такой революцией стала теория относительности, и снова для ее создания понадобился гениальный ум и «мысленный эксперимент». Немецкий физик Альберт Эйнштейн, работая конторским служащим в Швейцарии в начале двадцатого века, выработал концепцию, которой суждено было потрясти мир, Ему удалось это сделать в процессе размышлений о том, что можно было бы увидеть, если погнаться за лучом света на очень высокой скорости.

Представьте, что вы мчитесь наперегонки с разогнавшимся поездом по дороге, которая идет параллельно железнодорожным путям. Если ваша машина не движется, а поезд проносится мимо со скоростью 125 миль в час, то он покажется вам промелькнувшим пятном. Однако когда вы начинаете его догонять, его скорость относительно вашего автомобиля уменьшается. Когда вы увеличиваете скорость до 100 миль в час, он все еще будет удаляться от вас, но уже значительно медленнее. Если ваша машина (и правила дорожного движения] позволят вам увеличить скорость до 125 миль в час, то вы будете двигаться с той же скоростью, что и поезд. Что же произойдет в этом случае. Похоже, что относительно вас поезд вообще перестанет двигаться. Если вы откроете окно, и то же самое сделает в своем купе пассажир поезда, то вы сможете совершенно отчетливо видеть друг друга и даже поговорить. И в то же время, человек, стоящий в этот момент на обочине, практически ничего не может разглядеть среди пятен света и хаоса звуков, которые летят мимо него на огромной скорости. Такова, в очень упрощенном виде, разумеется, относительность. Эйнштейн пошел дальше подобных повседневных моментов и обратил внимание на те скорости, которые могут развивать только электромагнитные поля, такие, как свет, который движется со скоростью более десяти миллионов миль в минуту. Сравните эту величину с двумя милями, которые покрывают за минуту автомобиль и поезд из приведенного выше примера. Однако затем Эйнштейн понял, что па таких поразительно высоких скоростях поезд вовсе не покажется неподвижным, и доказал это, используя преобразования Лоренца.

Собственно говоря, вы не можете остановить луч солнца. Если бы могли, то сразу начали бы происходить невероятные вещи: остановив свет, вы практически остановили бы время, поскольку наше восприятие полностью зависит от той информации, которую получают наши органы чувств. Поэтому если информация не может достичь нас из-за того, что свет кажется неподвижным, с нашей точки зрения не происходит никаких новых событий.

Эйнштейн понимал, что это полный абсурд. Поэтому он сначала предположил, а потом и доказал, что скорость света всегда будет постоянной, независимо от того, где вы находитесь, Свет не может быть неподвижным. Не может быть неподвижным и любое излучающее электромагнитное поле. По сути дела, оно никогда не замедляется — оно постоянно продолжает двигаться на огромной скорости. К сожалению, как только Эйнштейн выдвинулсвое предположение и начал выявлять исходящие из этого выводы, фактически не устранив невероятность того, что можно остановить время, если двигаться на очень большой скорости, он обнаружил, что вызвал к жизни множество новых невероятных выводов. И в самом деле, возможно, предпочтительнее была бы первоначальная альтернатива!

Тот факт, что свет, как и любое другое электромагнитное излучение, движется очень быстро, но, тем не менее, имеет скорость, был известен еще с 1675 года, когда ученые измерили движение отдаленных спутников Юпитера с помощью телескопа, и заметили неожиданные задержки во времени. Теория относительности Эйнштейна (опубликованная в двух частях — общая в 1905 году, и частная — в 1916) установила основные математические правила.

Сто лет назад проверить теорию относительности экспериментальным путем было очень трудно, а, скорее всего, даже невозможно, однако сегодня мы уже можем, используя ускорители частиц, добиваться скоростей, близких к скорости света. Все подобные эксперименты доказали, что Эйнштейн был прав. Теория относительности, несмотря на логические нелепости, вытекающие из ее уравнений, получила свое подтверждение, и ее истинность не оставляет никаких сомнений.

Можно очень легко увидеть одну проблему, которую эта теория создает для нашего представления о времени. Представьте, что времени — двенадцать часов дня, и все происходит в будущем, когда космические путешествия станут самым обычным явлением. И вот космический корабль «Марс Вояджер» отправляется с Марса на Землю, а «Старшип Эксплорер» тоже стартует с Марса, но конечная цель его путешествия — ближайшая звездная система (Проксима Центавра). Благодаря достижениям науки, оба корабля движутся на скорости, равной значительной части скорости света (хотя и не со скоростью света, поскольку ее могут развивать лишь энергетические поля, не имеющие массы, то есть не космические корабли и не люди). Теперь давайте представим, что в 12.01, то есть через минуту после старта обоих кораблей, какой-то сумасшедший ученый взрывает Луну. Логика говорит нам, что это событие происходит через минуту полета обоих кораблей. Однако, как показал Эйнштейн, логика в данном случае не срабатывает.Необходимо помнить о том, что «Марс Вояджер» на очень большой скорости летит в направлении Земли (и ее спутниками), в то время как «Старшип Эксплорер» движется примерно на такой же скорости в противоположную сторону. Поскольку скорость света постоянна, свет, несущий информацию об уничтожении Луны, достигнет "Марс Вояджер” задолго до того, как его увидит экипаж "Старшип Эксплорер (на несколько секунд, минут или даже часов раньше, в зависимости от скорости этих кораблей).

Почему? Потому что первый корабль летит к свету, который движется навстречу ему с Луны, уменьшая разделяющее их расстояние, и, соответственно, сокращая относительный путь, который нужно пройти свету. Свет же, направляющийся вслед за «Старшип Эксплорер», который удаляется от нашей солнечной системы, должен догнать его, для чего ему придется пройти большее относительное расстояние. Поскольку скорость света постоянна, ему потребуется меньше времени, чтобы пройти более короткое расстояние, поэтому экипаж «Марс Войаджер» увидит свет, и соответственно, картину разрушения Луны, задолго до Экипажа «Старшип Эксплорер».

Если «Марс Войаджер» увидит взрыв, скажем, в 12.02 (по бортовым часам), а «Старшип Эксплорер», например, только в 13.02, то есть через час полета, тогда во сколько взрыв Луны произошел на самом деле? В 12.01, 12.02 или в 13.02? По сути дела, и первое, и второе и третье — верно, поскольку здесь нет правильного или неправильного ответа. Время относительно, оно зависит от того, где вы находитесь, от скорости и направления вашего движения.

Хотя у вас может закрасться подозрение, что я описываю искусственно созданную ситуацию, это не так. Такие космические путешествия когда-то будут происходить. И тот же эффект имеет значение и сейчас. Если мы пошлем ракету на Марс даже на относительно «скромных» скоростях (скорость, в двадцать пять раз превышающая скорость «конкорда»' действительно может считаться скромной по сравнению со скоростью света), возникнут проблемы. Для того, чтобы сообщения о неисправностях достигли центра управления, даже на скорости света, потребуется время, и к тому моменту, когда будет отправлен, пусть даже немедленный, ответ, может быть уже слишком поздно. Чем дальше мы путешествуем, тем становится этот эффект. Даже полеты на реактивном самолете подпадают под действие законов теории относительности. Это можно доказать, если взять пару идентичных часов, установив их так, чтобы они зазвонили одновременно в двенадцать часов дня. При этом одни часы будут находиться в «конкорде», который полетит вокруг земного шара в одном направлении, а вторые — в таком же самолете, который полетит в противоположном направлении. Поскольку и сама Земля с очень большой скоростью вращается вокруг Солнца, то наш эксперимент будет подобен тому, что описывался выше, когда два космических корабля летели в противоположных направлениях. Конечно, скорости, о которых идет речь в нашем эксперименте с самолетами, составляют лишь сотни миль в час (то есть лишь крошечную часть скорости света), поэтому разница во времени будет достигать порядка маленькой доли секунды. Однако доля секунды — это не ноль.

Результат здесь предсказуем, поскольку такие опыты в наши дни можно проводить с помощью сверхточных атомных часов. Они доказывают, что события не происходят везде в один и тот же момент. То, когда они происходят, зависит от того, где вы находитесь и как быстро вы движетесь. Если речь идет об одном человеке, то нет ничего невозможного в том, чтобы событие, которое произойдет завтра, на самом деле уже произошло вчера, относительно кого-то другого.

Собственно говоря, мы все испытываем на себе этот эффект, сами об этом не подозревая. Сегодня вечером найдите в небе какую-нибудь звезду и понаблюдайте за ней. Посмотрите, как она мерцает. А теперь подумайте о том, что звезда — солнце, которое находится так далеко, что тот свет, который вы видите, отправился в путь к вашему глазу двести лет назад. Вполне возможно, что звезда, на которую вы смотрите, взорвалась и исчезла еще во время Первой Мировой войны. Разумеется, если считать в наших временных рамках. Но вы должны оставить вашим праправнукам послание об этом, потому что именно им, возможно, будет суждено «увидеть», как произойдет это событие. Даже если «на самом деле» это произошло девяносто лет назад, мы сможем увидеть это на Земле лишь в двадцать втором веке. А мы еще говорим о том, что течение времени — это настолько очевидная вещь!

Напрашиваются совершенно невероятные выводы. Давайте снова вернемся к двум космическим кораблям. Представьте, что, как только экипаж «Марс Вояджер» увидел взрыв на Луне, он каким-то невероятным образом послал «мгновенное» сообщение на борт «Старшип Эксплорер». Если это произойдет (в 12.02), то капитан «Старшип Эксплорер» может потрясти свой экипаж следующим сообщением: «Если через пятьдесят девять минут вы посмотрите в иллюминатор, обращенный к Земле, то увидите, как взрывается Луна». По сути дела, капитан увидит будущее до того, как оно наступит. Произойдет это по той причине, что в определенном смысле к этому моменту будущее событие уже случится — но только не в системе отсчета, соотносительной со «Старшип Эксплорер».

Хотя в данном примере мы слегка схитрили (он предполагает, что имеется способ послать сообщение со скоростью, превышающей скорость света), тем не менее он весьма поучителен. В качестве мысленного опыта, пусть даже и не осуществимого на практике, он показывает, что законы относительности доказывают: восприятие события не обязательно должно происходить после того, как это событие произошло. Причина и следствие, которые долгое время рассматривались как нечто постоянное, не являются настоящим свойством Вселенной. В нашем примере капитан «Старшип Эксплорер» получил следствие (информацию о взрыве Луны) до того, как возникла причина (произошло само событие).

Вполне логично, что до появления теории относительности мы могли со всей ответственностью заявить, что невозможно увидеть сегодня то, что произойдет лишь завтра. Как можно опьянеть до того, как вы напьетесь? А что, если вы разобьете бутылку и просто не сможете из нее выпить? Как же тогда вы могли увидеть себя пьяным? На первый взгляд этот парадокс показывает, что следствие должно вызываться причиной, но никак не наоборот, а, значит, выводы теории относительноси ошибочны, если не невозможны….

Однако, как мы только что видели, эта логика неверна, Вы можете ощутить на себе воздействие события, которое еще не произошло, в том смысле, что оно уже произошло в другой относительной системе отсчета. Поэтому мысль о том, что человек может ощутить то, что произойдет в будущем, возможна, не так уж абсурдна. По сути дела, относительность не только не исключает возможность путешествия во времени, но и, в некотором смысле, практически делает его полностью возможным. Этот вывод, несмотря на его доказанность экспериментальным путем, приводит в ужас физиков еще со времен появления теории относительности, однако никому еще не удалось найти способ его опровергнуть.

К несчастью, ущерб, нанесенный теорией относительности, имеет еще одно необычное последствие. Это результат того, что Эйнштейн назвал растяжением времени.

Преобразования Эйнштейна-Лоренца позволяют вычислить, как изменяется набор физических свойств по мере увеличения скорости. В то время как скорость света постоянна, постоянство скорости для всего остального — скорее исключение, чем правило. Если какой-либо объект начинает двигаться быстрее, его масса возрастает, длина сокращается, и прохождение времени уменьшается. В некотором смысле все это происходит в действительности. Если вы отправитесь в полет на «конкорде», вы станете моложе (на какую-то долю секунды) —точнее, будете стареть с меньшей скоростью —чем тот, кто останется на земле. Кроме того, — говоря относительно, — вы станете тяжелее и уменьшитесь в размерах. Все снова возвратится в норму, когда вы вернетесь в ту же самую относительную систему отсчета, в которой находятся все остальные люди. Однако то, что в полете вы прожили немного меньше времени, чем те, кто оставался на Земле, не изменится. Вы действительно постареете немножко меньше, чем все остальные. Эти эффекты практически незаметны, пока вы не достигнете скорости света, а пока способы перемещать пассажиров с такой скоростью еще не изобретены. Однако можно заставить двигаться с такой скоростью атомные частицы, и таким способом измерить «продолжительность их жизни». Доказано, что благодаря расширению времени, на очень высоких скоростях частицы стареют гораздо медленнее.

На ускорителе частиц ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям) в Швейцарии, удалось разогнать крохотные частицы, называемые мюонами, до скорости, составляющей 99,9 процента скорости света. Теория относительности предсказывает, что для них время должно проходить значительно медленнее. Так и происходит в действительности. Хотя обычно они распадаются в течение двух миллионных секунды, так как при движении на околосветовых скоростях они жили в тридцать раз дольше, точно в соответствии с расчетами.

Если бы удалось подобным же образом увеличить скорость космического корабля с людьми на борту, то результаты были бы не менее впечатляющими и гораздо более заметными. Если корабль стартует с мыса Канаверал 1 января, и проведет в полете одну неделю, то, соответственно, в конце этой недели бортовой календарь будет показывать 8 января. Однако на календаре в центре управления полетом будет уже не январь, а август!

При путешествиях на более высоких скоростях эти эффекты становятся еще более выраженными. Если вы совершите полет к звездной системе Проксима Кентавра на околосветовой скорости, для того, чтобы добраться до цели вашего путешествия и вернуться на Землю, вам понадобится десять лет вашей жизни (поскольку расстояния между звездами велики даже при такой скорости). Десять лет могут показаться значительной частью человеческой жизни, однако они не идут ни в какое сравнение с тем, что вы обнаружите ои возвращении, Не исключено, что на Земле за этот период пройдут целые столетия. Всех, кого вы когда-то знали, уже не будет на свете.

Математические расчеты показывают, что на околосветовых скоростях масса вырастает до бесконечности, сокращение длины стремится к нулю, а время «замедляется» вплоть до полной остановки. Ни один объект не может обладать бесконечной массой (для того, чтобы ее передвинуть, понадобилась бы бесконечная энергия — а во Вселенной существует лишь конечная энергия). Кроме того, ничто не может иметь нулевую длину (поскольку то, что не имеет длины, не может и существовать). Из всего этого напрашивается вывод о невозможности полета материальных объектов на скорости света. Корабль, летящий на скорости, составляющей 99,999 процентов от скорости света, должен был бы постоянно увеличивать количество энергии для того, чтобы двигаться все быстрее и быстрее, и в какой-то момент ему понадобился бы доступ ко всем источникам энергии во Вселенной, что все равно не позволило бы ему достичь скорости света.

Увеличение массы и сокращение размера не являются физическими событиями, Будучи астронавтом, вы бы не превратились в нечто размером с атом и весом в триллион тонн. В том, что касается космического корабля, все будет казаться совершенно нормальным. Однако размеры мира, окружающего этот корабль, относительно изменятся. В результате этого вам покажется, что продолжительность вашего путешествия сократилась, то есть, для его осуществления понадобится меньше времени. По этой причине время будет проводить быстрее, хотя на протяжении своего путешествия вы этого и не заметите.

Однако здесь стоит заметить, что хотя изменения длины или массы — это всего лишь математические абстракции, сокращение прохождения времени будет ощущаться как реальность. После возвращения на Землю и вы, и любой другой человек будут ощущать себя явно «вне фазы». К этому моменту вы проживете меньше времени, чем те, кто не путешествовал вместе с вами. Если речь идет о путешествии на относительно небольших скоростях, то «отставание» составит секунды или минуты, но даже короткий полет на звездолете потенциально может переместить вас на столетия в будущее.

Таким образом, благодаря теории относительности, путешествия во времени — это очевидная реальность. Если бы можно было сделать космический корабль, который двигался бы с околосветовой скоростью, можно было бы стартовать с земли и затем вернуться обратно, описав параболу. Для вас такое путешествие показалось бы очень коротким, но на Земле за это время прошло бы много лет. Таким образом, возвратясь из десятиминутного путешествия, вы могли бы оказаться в 2100 году и увидеть будущее собственными глазами. Здесь нет никакой хитрости. Вы действительно совершили бы путешествие во времени.

Впрочем, тут есть одна проблема. В отличие от того, что вы видите в фантастических фильмах, у вас оказался бы на руках билет лишь в один конец. Теория относительности позволяет совершать путешествия в будущее, но не говорит о том, как вернуться обратно.

Такие невероятные возможности путешествия во времени также были доказаны на экспериментах с атомными частицами. Мы посылаем их в будущее, разгоняя их до огромных скоростей. Но здесь есть один довольно любопытный момент. Мы уже увидели, что значительные изменения длины и массы субъективны (то есть не приведут к буквальному изменению размеров и массы вашего тела), но изменение времени воспринимается как реальное. Чем же отличается время? Возможно, ответ состоит в том, что ничем. Предположение, что наше тело сжимается в объеме во время очень быстрого полета, является математическим построением. Точно так же ощущение, что мы проделали путешествие во времени может быть всего лишь иллюзией. Мы могли бы совершить его только в том случае, если бы время имело линейную форму на пути от прошлого к будущему, а теория относительности предполагает, что этого быть не может.

Мы сможем уловить кое-что из той мешанины, что образовалась у нас в головах при попытках уяснить эту проблему, если поймем одну вещь. Согласно принципу относительности, ничто не может двигаться со скоростью света, однако, совершенно очевидно, что на это способно любое электромагнитное излучение (каким является свет). Это происходит потому, что такие поля являются не материальными объектами, а волновой формой энергии. Согласно теории Эйнштейна, в качестве таковых, они не нарушают установленных принципов. Однако их поведение, тем не менее, приводит в замешательство. Они обладают бесконечной массой и энергией и вообще не имеют размеров. И время для них не существует. Такое положение делает энергетические поля чем-то наподобие божества, поскольку в некоторых отношениях они являются безвременной беспространственной реальностью, на которой зиждется все. Почти все ученые-физики сразу же отбросили эту неприятную идею.

Может создаться впечатление, что все это имеет весьма небольшое отношение к реальному миру, поскольку энергетические поля нематериальны, хотя сами они и оказывают влияние на реальный мир. На самом деле электромагнитные поля является источником энергии для реальности. Среди ученых все звучит предположение, что сознание — то, что превращает неодушевленный объект в ту загадочную жизненную тайну, которую еще никому не удалось разгадать, — это какое-то, еще не известное науке, энергетическое поле; если эти предположения верны, тогда, возможно, это подтверждает мистические идеи о том, что наше сознание должно существовать в некоей безвременной, беспространственной сфере и что только наши материальные тела являются пленниками постоянной иллюзии о том, что время течет линейно. Возможно, это всего лишь вопрос относительности восприятия, о чем говорил Эйнштейн.

Как вы увидите на последующих страницах этой книги существует весьма показательный парадокс между основанной на времени реальностью, которую мы считаем «настоящей», и безвременностью, на которую указывают так называемые паранормальные явления. Одной из причин существования такой нестыковки может быть то, что истинная природа времени, предложенная теорией относительности, отличается от нашего привычного о нем представления. Другой причиной может быть то, что наше сознание — это безвременное энергетическое поле, укоренившееся в нашем линейном материальном мире.

Действительно, давайте снова обратимся к нашему мысленному опыту, в котором капитан «Марс Вояджер» хочет сообщить «Старшип Эксплорер» о том, что только что взорвалась Луна. Концепция о безвременном энергетическом поле (нашем сознании) может послужить ответом на вопрос, каким образом известие о произошедшем событии может быть передано быстрее скорости света. Если разум — это безвременное энергетическое поле, он может сразу находиться буквально везде (и «когда угодно»).

Теория относительности, в основном, имеет дело с очень большими величинами, такими как огромные скорости и длительные путешествия в космическом пространстве. Однако она оказывает серьезное влияние и на представление о повседневной природе реальности, особенно времени.

Вторая крупная революция, которая произошла в наука в двадцатом веке, носит название квантовой физики и предметом ее изучения является микромир. С точки зрения нашего понимания времени, ее открытия еще более удивительны. Еще со времен греческих философов обсуждается теория том, что материя может быть разделена на маленькие невидимые частицы (атомы). Однако в течение столетий эта идея приобрела дурную славу, поскольку невозможно было доказать, что все видимые объекты состоят из частиц материи такой величины, что их нельзя увидеть, Только в девятнадцатом веке появились достаточно сложные научные приборы, с помощью которых были проведены исследования, показавшие, что эта древняя гипотеза может быть верной. Затем наступила пора атомной науки, которая изменила мир — и в хорошую, и в плохую сторону.

Впрочем, сначала действительно создавалось впечатление, что эта теория ошибочна. Наблюдения показывали ее несостоятельность.

С начала девятнадцатого столетия было известно, что свет, подобно всем излучающим энергию полям, имеет волновую форму. Английский физик Томас Янг продемонстрировал это, сделав в карточке две тонкие щели и направив в них луч света. Если бы свет имел форму невидимых крошечных частиц, как утверждала давно установившаяся теория, эти невидимые «пульки» прошли бы через эти щели. Но, разумеется, часть из них прошла бы через одну щель, а часть — через другую, после чего лучи попали бы в стоящий сзади экран и образовали два световых пятна. Эти пятна должны были бы варьироваться по интенсивности, в соответствии с количеством «пулек», которые прошли через каждую щель. Поэтому на экране должны были юявиться два рассеянных световых пятна — по одному напротив каждой щели. Действительно, если в экране сделать только одну щель, то возникнет пятно с размытыми краями.

Однако, как убедительно доказал Янг, в случае с двумя щелями такого эффекта не наблюдается. Вместо этого на экране появляется длинная полоса света и тень. Янг продемонстрировал, что эта полоса образована верхними и нижними точками — точками максимальной и минимальной интенсивности, соответственно. Таким образом, его эксперимент с двумя щелями установил, что свет (и, следовательно, все формы электромагнитной энергии) имеет форму излучающихся волн.

К сожалению, спустя несколько десятилетии, немецкий физик Макс Планк доказал прямо противоположное!

Планк установил, что свет действительно представляет собой крошечные порции энергии, аналогичные невидимым "пулькам. Он назвал эти порции «квантами» (от греческого слова, означающего «количество»), а в 1905 году в этой интересной новой научной области появился молодой Эйнштейн, установивший правила того, что получило известность как «квантовая механика». Действительно, Эйнштейн получил свою Нобелевскую премию не за теорию относительности, а за быстрое решение квантовой теории.

Эти квантовые частицы больше известны под своим личным названием, — световые кванты называют «фотонами». То, кто не имеет отношения к науке, могут вспомнить этот термин по названию фантастического оружия из телевизионного сериала «Стар Трек». Получается, что использовавшаяся на корабле «Энтерпрайз» «фотоновая торпеда»— это, по сути дела, ни что иное, как огромный фонарь!

Взяв эту квантовую теорию за основу, Резерфорд и Гейгер, ученые, работавшие в Манчестерском университете, в 1909 году нашли способ расщеплять атомы на маленькие частицы, Их успех показал, что атомная теория верна. Кроме того, в ходе экспериментов им удалось высвободить огромное количество энергии (те силы, которые в «укрощенном виде» использовались затем для создания атомной бомбы и в качестве источника топлива для атомных станций). Это волновая энергия (радиация), излучаемая частицами, находящимися внутри атомов,

Нежелательные побочные эффекты радиации в то время были неизвестны ученым, поэтому от радиации пострадало немало физиков и химиков, занимавшихся первыми исследованиями в этой области. Мария Кюри заплатила за это своей жизнью. В конечном счете, пришло понимание тех сложных реакций, которые происходят внутри атомов, когда начинается цепная реакция. Даже в наше время коллега Резерфорда, Гейгер, в основном, известен благодаря названному его именем измерительному прибору, который регистрирует радиацию, излучаемую в ходе процесса атомного распада.

Как показали Планк и Эйнштейн, основные строительные блоки материи — это частицы, находящиеся в глубине атома.