Глава 19. НА ВРАЩАЮЩЕМСЯ СТАДИОНЕ

Путевка в XXIII век

Любой современный читатель этой книжки, даже семидесятилетний старец (если таковой среди читателей найдется), может, в принципе, поспеть на сотую Олимпиаду, которая состоится, как я уже говорил, летом 2292 года. Для этого не нужно погружаться в анабиоз, обретать бессмертие или фантастическое долголетие. Нужно только совершить некое путешествие. О том, что подобное теоретически возможно, помнит, вероятно, каждый, кто читал одиннадцатую главу. Через несколько страниц я обещаю вернуться к этой теме. А пока прошу вас вообразить себя счастливцем, заполучившим туристскую путевку на сотую Олимпиаду.

Итак, прозвучали фанфары, взлетели флаги. В открытом космосе вдали от планет вертится космическая карусель: один стадион на спице с противовесом кружит вокруг оси. Туристов, конечно, много, места для них мало, поэтому вся конструкция использована под трибуны. Скамейки всюду — и вокруг стадиона, и на спице, и на оси.

Теперь внимание.

Вы — болельщик. Сидите на скамье трибуны, которая укреплена на спице у самой оси. И кружите вокруг оси вместе со спицей.

Вам не очень удобно. Тяжести почти нет — вы ведь рядом с осью, и центробежная сила мала, ибо она зависит от радиуса вращения, а радиус этот для вас невелик. Далеко «под вами» прикреплен к той же оси олимпийский стадион, и вы смотрите на него в бинокль (или даже в телескоп).

Разумеется, вам хочется «вниз», на стадион — в привычную тяжесть, к полю. Но все близкие места заняты, и вам поневоле приходится обозревать игры издалека, с птичьего полета.

Еще одно (приятное) известие. Наш старый знакомый Клио, бывший космический пират, исправился, остепенился, обзавелся многочисленным семейством и тоже явился на Олимпиаду.

Он работает тут на должности механика, следит за исправным вращением стадиона и строгой неподвижностью оси. (Если ось будет шататься, на стадионе нарушится постоянство центробежной силы, создающей тяжесть, и состязания пойдут насмарку). Очень ответственное дело у старого Клио! Оно осложнено тем, что сооружение ни на чем не укреплено — витает в межпланетном пространстве.

Рабочее место Клио — на оси. А вы — на спице около оси. Поэтому он может переговариваться с вами, сверять часы, делиться впечатлениями. В этой своеобразной обстановке вам и предстоит познакомиться с любопытными особенностями общей теории относительности.

Рекорд под вопросом

На стадионе — состязания спринтеров-землян. Судьи отметили рулеткой стометровку, сверили свои сверхточные секундомеры (все измерительные приспособления были заранее сравнены с эталонами из Всемирной палаты мер и весов). И вот — выстрел, старт, щелчки секундомеров. Рванулась восьмерка бегунов. И спустя несколько секунд — бурный финиш.

Судьи на стадионе единодушно фиксируют победу человекоподобного робота Клиотти. Это — внук Клио! Чемпион пробежал стометровку за семь и две миллионных секунды. Абсолютный мировой рекорд! Прежний рекорд, установленный на Земле, был чуть-чуть хуже.

На стадионе ликование. Победителя обнимают, качают.

Однако некоторые болельщики, наблюдавшие забег издалека, с трибун у оси космической карусели, не согласны с оценкой судей. По их мнению, соревнование проведено неверно. Во-первых, дистанция бега отмечена с ошибкой — на ничтожную долю миллиметра короче ста метров. Во-вторых, время, за которое Клиотти пробежал дистанцию, на столь же крошечную часть секунды больше, чем заявили судьи. А раз так, то никакого абсолютного мирового рекорда нет. Клиотти, хоть и победил, но не вышел в абсолютные чемпионы.

Надо сказать, что болельщики, сидящие у оси, сделали свои оценки отнюдь не на глазок. Они располагали точнейшими угломерными инструментами, идеальными сверхсекундомерами. Вы, сидя рядом с ними, тщательно проверяли их измерения. Клио, находясь на оси, тоже проверял и сам все измерял. Точность оценок, таким образом, была гарантирована. С другой стороны, на стадионе измерения тоже были исполнены безукоризненно.

И вот шум, волнения. Болельщики с оси кричат:

— Эй вы, там, внизу! Сапожники! На мыло!..

Судьи хранят олимпийское спокойствие, но постаревший и поумневший Клио, обрадованный победой внука-чемпиона, возмущен:

— Самих вас на мыло! Не знаете теории относительности!..

И на этот раз Клио прав. Болельщики у оси напрасно нервничают. Несмотря на справедливость своих оценок, они зря обвиняют судей в ошибках. Никаких ошибок нет, рекорд установлен по всем правилам. А спор возник по прежней, уже традиционной для этой книжки, причине: не учтены особенности системы отсчета.

Реабилитация спринтера

При проектировании космической карусели обсуждались, быть может, два варианта ее конструкции. В первом предлагалось спицу жестко скрепить с осью (как в колесной паре железнодорожного вагона), чтобы ось вращалась вместе со спицей. Это удобно и просто. Однако по непонятным причинам был принят второй, менее удачный вариант — спица надета на ось свободно и кружит вокруг нее в подшипнике (вроде велосипедного колеса). Так и сделали карусель. И, запуская ее, ось установили неподвижной относительно звезд. (Как это устроили, я не знаю, но, допустим, устроили.)

Спица стала двигаться относительно оси и, следовательно, относительно звезд. Благодаря такой конструкции карусели Клио (тому, кто сидит на неподвижной оси) особенно ясна причина разногласий в оценке забега Клиотти. Ведь ось неподвижна, а стадион относительно нее движется. В любой достаточно малый отрезок времени можно считать, что стадион движется относительно оси равномерно и прямолинейно. Значит, Клио может вспомнить частную теорию относительности и учесть релятивистские эффекты. По его отсчету продольные (перпендикулярные к спице) длины стадиона будут короче, секунды же стадиона — дольше. Соответственно, дистанция забега Клиотти короче, длительность забега больше, чем для него самого и для окружающих его бдительных и пунктуальных судей.

К такого рода поправкам мы, кажется, уже привыкли с одиннадцатой главы.

Значит, для Клио разница в длинах и длительностях стадиона ясна.

Поэтому он знает, что в собственном времени и расстоянии стадиона Клиотти поставил-таки рекорд. Судьи правы.

Но как объяснить это вам и болельщикам, сидящим на спице? Вы ведь неподвижны относительно стадиона. Стадион и вы покоитесь в одной и той же жесткой системе отсчета. И тем не менее и вы и болельщики отметили те же самые изменения стадионного времени и стадионной длины, что и движущийся относительно стадиона Клио.

Почему?

Именно потому, что вертится космическая карусель. Именно потому, что движение стадиона не прямолинейное.

Публика, сидящая на спице рядом с осью, в каждый момент времени имеет меньшую скорость относительно оси, чем обитатели стадиона, укрепленного на самом конце спицы. Это понятно всем, кто хоть раз в жизни вертел пращу или закидывал удочку: конец лески с грузилом и крючком движется быстрее, чем ее начало, привязанное к удилищу.

А раз ваша скорость относительно оси мала, то и релятивистские эффекты относительно оси ничтожны. Во всяком случае, приближаясь по спице к оси, вы можете свести их на нет.

Вот резко утрированный пример. Стадион на 300-километровой спице делает 30 оборотов в секунду. Тогда он мчится относительно оси со скоростью 100 тысяч километров в секунду. Треть скорости света! Релятивистские эффекты стадиона с оси вполне заметны. А зритель, сидящий на спице в метре от оси, плетется относительно оси всего лишь со скоростью звука. И никаких релятивистских эффектов практически нет.

Словом, раз уж вы — болельщик, сидящий на спице у оси, то у вас метры такие же, как у Клио, и ваши секунды такие же, как у Клио. А поэтому ваша точка зрения и точка зрения Клио на метры и секунды стадиона практически совпадают. Если для него стадионные сантиметры укорачиваются, значит, и для вас тоже, если для него стадионные секунды удлиняются, значит, и для вас тоже.

Шаг через века

Сведениями, добытыми на сотой Олимпиаде, я воспользуюсь, чтобы выполнить обещание, данное в начале этой главы, — объясню, каким способом вы, человек XX века, не старясь, попали на Олимпийские игры в XXIII век.

Теоретически (и фантастически) для обгона столетий годится устройство, называемое центробежной машиной времени. Войдя в нее, погружаешься в замедленное время: сутки в машине равны году или столетию вне ее. Степень замедления зависит от настройки.

На пульте машины есть регулировочная ручка. Оператор ставит ее на цифру «2» — время внутри машины течет вдвое медленнее, чем снаружи. Поставил ручку на «1000» — время в машине замедлено в 1000 раз. Удобно и практично. Кроме того, на пульте размещены всевозможные экраны, кнопки, телефоны. Есть еще люки для передачи пищи тем, кто находится внутри. Пользоваться этими люками придется не часто: при времени, замедленном в тысячу раз, обитатель машины будет обедать раз в три года (это, разумеется, наши, внешние три года, которые для него, сидящего в машине, составят одни сутки).

Ну, снаружи мы машину оборудовали. А внутри она устроена еще проще. Ничего таинственного и нового.

Открываем двери. Входим. Видим внутри карусель. Да-да, опять карусель, но маленькая, сказочно сверхпрочная, способная крутиться с гигантским числом оборотов (что-нибудь порядка десятка миллионов в секунду). Или, если хотите, центрифуга — наподобие той, в которой тренируют космонавтов, только неизмеримо более быстрая.

Ручка регулировки темпа времени соединена с редуктором — чем быстрее вращение карусели, тем медленнее в ней течет время.

Действие машины понятно всем, кто внимательно прочитал предыдущие страницы. Время в ней тормозится по той же причине, по какой оно тормозилось, с точки зрения болельщиков у оси, на стадионе космической карусели. Вот и весь секрет.

Недавно физики устроили лабораторную модель центробежной машины времени — попросту вращающийся диск, вроде проигрывателя. И сумели зафиксировать растяжение секунд на движущемся крае диска. Получено подтверждение эйнштейновского предсказания даже при вращении со скоростью долгоиграющей пластинки. Каждая секунда края стала дольше секунды центра на миллионные доли от одной миллиардной доли.

Как проводятся столь тонкие опыты, я расскажу потом. А пока немножко огорчу вас: человеку путешествовать в будущее в таких машинах, к сожалению, не удастся. И вот почему.

Свежее желе

Заметное растяжение времени требует колоссальных оборотов центрифуги, а значит, гигантских центробежных сил, которые мгновенно превратят машину в пыль, а путешественника — в мокрое место.

В одном шутливом фантастическом рассказе приведен именно этот трагический случай: некий ученый, пожелавший самолично испытать сверхпрочную центробежную машину времени, был извлечен из нее в виде желе.

Все-таки испытание прошло небезуспешно: было доказано, что время в машине действительно замедлилось— от внешнего года до двух внутренних суток. Потому что выгруженное из машины желе оказалось абсолютно свежим.

Этот печальный исход ставит крест на центробежной машине времени как средстве человеческого путешествия в завтрашний день. Однако он не отвергает других способов прыжка в будущее. Наиболее безопасен сверхбыстрый космический полет с возвратом к месту старта.

Вспомните космонавток Аллу и Эллу из одиннадцатой главы. Они мчались друг относительно друга прямолинейно и равномерно, и для каждой другая старела медленнее. Но когда одна из космонавток (допустим, Алла) повернула ракету назад и догнала улетевшую подругу, именно вернувшаяся космонавтка оказалась моложе.

Этому факту теперь можно дать новое объяснение: Алла совершила путешествие, подобное движению стадиона в космической карусели или желе в центробежной машине времени. А Элла, продолжавшая прямое движение, была в роли оператора машины или болельщика у оси космической карусели.

Благодаря гигантской относительной скорости полета время для Аллы замедлится очень заметно. Алла может оказаться моложе Эллы на год, на десять лет, на миллион лет и при этом останется жива и здорова. Подсчитано, например, что космонавт, вылетевший с Земли и пролетавший 40 лет (своих) с вполне терпимым ускорением 2g, вернется на Землю через 10 000 земных лет! Правда, для подобного полета требуются неправдоподобные запасы топлива, но аналогичное путешествие на дистанцию в 300 лет выглядит более или менее допустимой фантазией.

А значит, вы, дорогой читатель, как раз таким способом и прилетели в 2292 год на сотую Олимпиаду.

Между тем там разворачиваются весьма любопытные события. Нам пора туда вернуться.