Есть мнение, что релятивистское замедление времени, в силу которого вернувшийся на Землю космолётчик окажется моложе своего никуда не летавшего близнеца, расклад слишком абсурдный. И невозможно представить, будто кто-то в это верит всерьёз. Но я это мнение не разделяю. Релятивистское замедление времени является непосредственно наблюдаемым. Так что, первым доказательством истинности Теории Относительности стала аномальная прецессия Меркурия, – данное тело находится глубже Земли в гравитационной яме Солнца и время идёт там медленнее.
В настоящий же момент с помощью изотопных хронометров наблюдается отставание часов на МКС. Мысленно отправлять космолётчика к звёздам, – как это делалось в середине прошлого столетия, – ныне уже не нужно. Современная техника позволяет практически отправить его на низкую околоземную орбиту. Всё равно, вернувшись, он окажется чуть «моложе» землян.
Теоретическое обоснование релятивистского замедления времени должно быть общеизвестным – из школьного учебника. Наглядно же – на уровне понимания сути явления – я уже пытался его объяснить в статьях о «замедлении часов» и Теории Относительности. Так что, можно обратиться к другому вопросу. Почему ситуация с близнецами, всё-таки, называется «парадоксом»?
Начать же стоит с другого, ещё более впечатляющего парадокса. На первом ещё курсе, вводной лекции, которую, как помнится, читал сам ректор МИФИ, аудитории был задан вопрос: «Если мы поместим бочку с водой в невесомость и раскрутим, вода растечётся по стенкам. А что будет, если мы раскрутим вокруг бочки вселенную?» Ветеран рекомендовал новобранцам подумать над этим вопросом, но не слишком, однако, увлекаясь. Ибо это опасное для рассудка упражнение.
Нет тут ничего «опасного». Просто же всё. Если вертеть на бочке вселенную, на тела оной будет воздействовать центробежная сила, и они начнут двигаться с ускорением от бочки. С водой же в бочке ничего не будет. Мы же не затратили энергию на её раскручивание? И всё. Даром и вода к стенкам не пристанет…
«Парадоксом» в случае с близнецами представляется тот факт, что если с точки зрения землянина время замедляется для космонавта, то с точки зрения последнего всё наоборот. Это Земля со всеми пассажирами сначала уносится от него со скоростью близкой к скорости света, а потом также быстро приближается. Соответственно, он имеет столько же прав ожидать, что оставшийся на Земле брат окажется моложе его… Но он – заблуждается. Причём, традиционная апелляция к инерциальным и не инерциальным системам отсчёта не объясняет ситуацию удовлетворительно. Ускоряться корабль может незначительное по отношению к общей длительности полёта время, а в случае мысленного эксперимента вполне допустимо считать это время нулевым. Если же исходить из того, что ускорения мгновенны, космонавта при возвращении ждёт опасный для рассудка сюрприз. Только что он говорил с братом, который моложе его, и вдруг – мгновенно, в момент остановки корабля, – брат становится старше. Изрядный кусок прошедшего на Земле времени для лётчика сжимается в точку. Землянина же такие потрясения не ожидают. Он непрерывно наблюдает, как брат «отстаёт» от него по возрасту.
Как это гармонирует с равноправием всех систем отсчёта в рамках Теории Относительности?
Существует множество объяснений парадокса. Которые я не буду пересказывать, потому что сам не нашёл их вразумительными. В действительности же всё дело в упомянутой выше бочке. Относительность сама по себе весьма относительна.
Время для космонавта – с точки зрения землянина – растягивается объективно. Потому что, ракета объективно движется с релятивистской скоростью. Объективно, поскольку мы – налогоплательщики – в это материально вложились. Антивещество, – или на чём там работает двигатель ракеты, – чего-то наверняка стоит.
А космонавт за то чтобы Земля улетала от него – не заплатил. Как следствие, ему только кажется, что на Земле время замедляется. Это субъективное впечатление, обусловленное его личной точкой зрения. Или, как выражаются физики, «системой координат».
В мире, где всё относительно, абсолютной ценностью, между тем, остаётся энергия. Движется ли река относительно берега или же берег относительно реки – не всё равно. У воды есть основания двигаться реально – на воду воздействует сила тяжести. Берег же может «двигаться» лишь «с точки зрения наблюдателя».
...Если же вернуться к вопросу, как всё это гармонирует с Теорией Относительности, то – прекрасно гармонирует. Теория, – если разобраться в её положениях, – именно это и подразумевает. По математики всё сходится, просто, разобраться и правильно истолковать её сложнее, чем запомнить, что с водой в бочке – если над ней не совершена работа, – ничего не будет, даже если вертеть на бочке всю вселенную.