Політ до зірок
Уявімо таке: дан старт першому зорельоту, що направляється за межі сонячної системи – до планетної системі зірки Проксіма Центавра. Повільно набираючи швидкість, зореліт переходить з навколосонячної орбіти на гіперболічну траєкторію. Проходить два тижні, і він залишає межі сонячної системи. Швидкість зорельота все росте, вона вже досягла 250 тисяч кілометрів на секунду (5/6 швидкості світла). Мотори вимкнені. Космічний корабель летить по інерції.
Перед астронавтами виникають зовсім незвичайні картини: всі зірки як би збіглися в одну сторону – туди, куди рухається зореліт. Химерно змінився їх колір, а багато і зовсім перестали бути видні. Ось навели надпотужний телескоп на одну з найближчих зірок. І що ж! Вона видається не кулястою, а сплюсненою в напрямку польоту! Так виглядають і інші зірки.
І ось досягнута система Проксими Центаври, проведені найцінніші наукові дослідження, зореліт летить назад. Наближається Сонце, стає помітною простим оком рідна планета.
Нарешті мандрівники на Землі! Їх зустрічають рідні, друзі, знайомі.
– Як довго ми не бачили Землі! – Вигукує командир корабля. – Минуло більше дев’яти років!
– А ми вас не бачили на чотири з гаком роки більше, ніж ви не бачили нас, – кажуть зустрічаючі.
І ніхто не дивується цим словам. Всі знають, в чому справа. А чи знаєте це ви, читачу?
У КОСМОС – НА ПРОМЕНЯХ СВІТЛА
Якби люди захотіли відправитися на Проксиму Центавру на «звичайній» міжпланетній ракеті, для цього потрібні були б сотні тисяч років. Щоб вчинити міжзоряний переліт туди і назад навіть за кілька десятків років, потрібна швидкість, близька до швидкості світла. Чи можна надати літальному апарату таку швидкість? Так, це можливо за допомогою так званої фотонної ракети.
У ній замість газу реактивне прискорення створює потік фотонів – частинок світла, які володіють певною масою. Вони утворюються в результаті перетворення різних елементарних частинок матерії. Крім протонів і електронів, сучасна фізика відкрила ще й інші частинки, що рідко зустрічаються в природі: позитрон, що має масу протона, але заряджений позитивно, і антипротон, що має масу протона, але заряджений негативно. Їх називають античастинками. При з’єднанні часток з такими ж античастинками і утворюються фотони.
Технічні проблеми, пов’язані із створенням фотонних ракет, ще не вирішені. Але припустимо, що фотонний двигун побудований і може надати ракеті швидкість, близьку до швидкості світла. Чому ж космонавти, повернувшись з багаторічної подорожі до Проксіми Центаври, в рахунку часу розійдуться з жителями Землі на кілька років? Причину цього явища розкриває нам теорія відносності.
ЧИ МОЖНА ЛЕТІТИ ШВИДШЕ СВІТЛА?
Відомо, що механічний рух відносний. Люди, наприклад, ніяк не відчувають прямолінійного і рівномірного руху пароплава, перебуваючи в його каюті. Більше того, ніякими механічними дослідами не можна виявити цей рух. Такі тіла, що рухаються прямолінійно і рівномірно, прийнято називати інерційними системами.
Але здавалося, що справа йде інакше, коли ми від механіки переходимо до електродинаміки. І теоретично і експериментально було доведено, що світло, яке являє собою електромагнітні хвилі, поширюється в порожнечі зі швидкістю 300 000 кілометрів на секунду (км / сек.). Здавалося що якщо спостерігач буде рухатися назустріч світловим променям із швидкістю 30 км / сек., то швидкість світла відносно нього буде 300 030 км / сек., а якщо він рухається у зворотному напрямку, – то 299 970 км / сек.
Але самі ретельні досліди не підтвердили цього. Встановлено, що швидкість світла абсолютно не залежить від прямолінійного і рівномірного руху спостерігачів. По відношенню до кожного з них вона буде дорівнює 300 000 км / сек. Отже, ні вимірюванням швидкості світла, ні будь-яким іншим шляхом не можна виявити прямолінійного і рівномірного переміщення тіла в просторі. Можна говорити тільки про відносний рух тіл.
Узагальнюючи всі ці результати, знаменитий фізик Альберт Ейнштейн прийшов до висновку, що рівномірний і прямолінійний рух матеріальної системи як цілого ніяк не впливає на процеси, які відбуваються всередині неї. Швидкість світла в порожнечі у всякій інерціальній системі постійна і є граничною швидкістю. Ні яке матеріальне тіло не може рухатися швидше за швидкість світла. Побудована Ейнштейном на основі цих законів спеціальна теорія відносності значно поглибила наші знання про природу простору і часу і відкрила їх взаємний зв’язок.
Далі буде.
Автори: В. А. Бронштен, І. Д. Новиков.
P. S. На завершення пропонуємо нашим читачам послухати гарну пісню від Девіда Боуві – «Космічна одіссея».
P. P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что рано или поздно полеты людей в космос таки приведут к контактам человечества с инопланетными цивилизациями. И первой проблемой при таком контакте будет проблема общего языка, вскоре появятся и первые полиглоты, владеющие не только земными, но и инопланетными языками, будут появляться разнообразные уроки, там 2 урок Полиглот на альфа-центаврийском наречии. Но сейчас все это звучит только как забавная научная фантастика.