От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем - Татьяна Зарубина

Начнем с уточнений. Что значит нет? Тут может быть два значения. Например, нет вечного двигателя. Его нет потому, что его существование противоречило бы одному из основных законов природы – закону сохранения энергии. Это значит, что его создать в принципе невозможно, и его никогда не будет. Так и будем называть это «нет» – «нет и не будет». Нет также и термоядерного реактора (устройства, которое добывало бы энергию примерно тем же способом, каким она добывается в недрах Солнца). Его нет потому, что ученые и инженеры еще не научились решать некоторые проблемы, стоящие на пути создания этого устройства. Однако они убеждены, что решения этих проблем в ближайшие десятилетия будут найдены. Это «нет» мы будем называть «пока нет». Сразу оговорюсь: граница между этими двумя «нет» несколько условна и передвигается с развитием науки и даже более того. Представьте себе, что ваши сверстники в конце XVII века обратились к величайшему, на мой взгляд, физику в истории – своему современнику сэру Исааку Ньютону с вопросом: «Возможно ли из Лондона увидеть соревнования бегунов, происходящие в Рио-де-Жанейро?» Ответ, вероятно, звучал бы так: «Нет, потому что такое видение противоречило бы ряду основных законов природы, в частности закону прямолинейности распространения света в воздухе. Шарообразность Земли ограничивает дальность видимости с высоты человеческого роста пятью километрами» (Ньютон, конечно, сказал бы: «тремя милями», но это детали). Однако мы знаем, что за то время, которое прошло с конца XVII века до наших дней, это «нет» разновидности «нет и не будет» превратилось в «да».

Вернемся к машине времени. В фантастической литературе обычно описывается «тянитолкай» – машина, которая может переносить своих пассажиров и в прошлое, и в будущее. Упростим условия задачи. Пусть машина I рода может переносить только в будущее, а машина II рода – только в прошлое. («Тянитолкай» в этой терминологии будет машиной I и II рода «в одном флаконе».) Ответ: машины I рода «пока нет», так как с появлением возможности двигаться со скоростями, близкими к скорости света, для людей – участников движения время будет сильно замедляться (тем сильнее, чем ближе к скорости света скорость ракеты, в которой они летят). То есть путешествие в космос со скоростью, достаточно близкой к скорости света, и продолжительностью (для экипажа), например, несколько лет может перенести путешественников на сотни и даже тысячи лет вперед. А вот вполне возможное удивительное событие. Один из братьев-близнецов, вернувшись из космического путешествия с околосветовой скоростью постаревшим на год, может застать своего брата глубоким стариком.

Машины II рода «нет и не будет», так как предположение о ее существовании противоречит даже не основным законам природы, а логике причин и следствий, что гораздо серьезнее. Ясно, что наличие машины II рода делало бы возможным и существование «тянитолкая», то есть ваше возвращение в настоящее после путешествия в прошлое. А теперь представьте себе, что, оказавшись в прошлом (например, 2 года назад), вы случайно сбили насмерть своим автомобилем собаку, щенка которой приобрели полгода назад. Откуда взялся щенок, который с радостным визгом встречает вас, вернувшегося из путешествия по времени?

Григорий Крученицкий, физик

NS 89. Почему время идет и его нельзя остановить и куда девается вчера?

Трудно решить, «идет» ли время или наши измерения заставляют нас думать, что оно «идет». С другой стороны, оно как-то все же движется, раз его можно замедлить: для этого нужно «всего лишь» подлететь близко к горизонту черной дыры и вернуться обратно. После возвращения выяснится, что часы, находившиеся на космическом корабле, отстали от тех, которые никуда не летали. Это происходит из-за того, что сильное тяготение (вроде того, с помощью которого Земля притягивает к себе нас и Луну, только намного сильнее) замедляет ход времени. Можно обойтись и упрощенной программой, разогнавшись на ракете до очень большой скорости, а потом вернувшись к месту старта. Тут тяготение присутствует в скрытой форме, так или иначе время замедляется. Остановить время совсем при этом не получится: чтобы оно «остановилось», надо разогнаться до скорости света, но это никому и ничему не под силу.

Очень завлекательный вопрос – можно ли повернуть время вспять или отправиться в путешествие назад по времени. Про «повернуть время вспять» сразу возникает очень много вопросов: должна ли ваза, упавшая на пол и разбившаяся, собраться в одно целое из обломков и вспрыгнуть обратно на стол? И что будет, если вы отправитесь во вчерашний день и встретите там самого себя? Разница между прошлым и будущим, которая, скорее всего, не позволяет машинам времени существовать, связана с причинностью: причины событий должны лежать в прошлом, а не в будущем. Только не надо путать причину и цель: если я накануне простудился и теперь сижу дома – это причина и следствие, эту простуду уже отменить нельзя; но если я репетирую пьесу, потому что завтра у меня концерт, то речь идет о цели выступить хорошо, и вообще-то я могу разлениться и не репетировать.

Несмотря на все эти рассуждения, я совсем не умею отвечать на вопрос о том, куда девается вчера, точнее куда делось сегодня, куда делся момент, который я только что пережил. Правда, я знаю, что мои действия сейчас могут повлиять на будущее; я даже стараюсь почаще об этом вспоминать.

Алексей Семихатов, физик

№ 90. Почему ездит машина?

Хорошо известно, что привести тело в движение, выведя из состояния покоя, может только внешняя «тянущая» или «толкающая» его сила. Но стоит движению начаться, как тут же вступают в игру другие силы сопротивления (как минимум сопротивление воздуха, сила тяжести), и если воздействие внешней силы будет слабым или прекратится, движение прекратится тоже. Одна из внешних сил, например (с ее помощью мы ходим), – сила трения. Она возникает между поверхностью нашей обуви, прижатой силой нашей тяжести к земле, и поверхностью, по которой мы собираемся передвигаться.

Обратимся к простейшему и наглядному эксперименту. Поставленная на горизонтальную поверхность неподвижная деревянная катушка сама по себе не покатится. А вот та же катушка, но закрученная на карандаше поведет себя иначе. Если ее, вращающуюся вокруг горизонтальной оси, аккуратно поставить на шероховатый стол и в момент касания поверхности быстро вынуть карандаш, то катушка покатится по столу: соприкасающаяся со столом часть катушки будет отталкиваться от него силой трения, природа которой в «зацеплении» мелких неровностей движущегося обода катушки о неподвижные мелкие выступы реальной поверхности.