История поведала нам, что все началось со сна наяву, когда шестнадцатилетний Эйнштейн сидел в классе на уроке математики. Занятия не слишком интересовали его и оценки были весьма низкими. Но, когда он, блуждая в мечтах, глядел в окно, его посетила мысль: “На что был бы похож мир, если бы вы смотрели на него со светового луча?” Сначала вы могли посчитать эти мечты просто пустой фантазией подростка, но, как мы видим, Эйнштейн буквально до физической осязаемости сжился с этой воображаемой конструкцией. В какой-то момент “путешествия” он представил, что, сидя на световом “скакуне”, держит перед собой зеркало и пытается найти в нем свое отражение. Попробуйте сами вообразить, как, пролетая в космосе, вы глядитесь в зеркало, зажатое в руке.
– Ну и как? Увидели бы свое отражение или нет?
Обычно люди, которым я задаю этот вопрос, отвечали “да” или “ нет”. Некоторые оставались в замешательстве. Вот он, камень преткновения! В зависимости от того, как можно размышлять об этой проблеме, мы или ответим по-разному, или не ответим вообще. Почему же возникают разные ответы?
Что ответил сам Эйнштейн? Сначала он размышлял так: “С позиции стороннего наблюдателя, сидящего, например, на дрейфующем в пространстве астероиде, казалось бы, что путешественник на световом луче не может рассмотреть своего отражения. Отчетливо видно, как “всадник” постоянно подскакивает в луче света, свет ускользает с его лица. Путешественник движется в световом потоке, и себя самого в зеркале разглядеть не может.
Но следующей мыслью было: “Но если я – тот самый несущийся на световом луче всадник, откуда мне известно, что это я лечу со скоростью света, а не наблюдатель на астероиде – в противоположном от меня направлении? Почему его точка отсчета более реальна, чем моя? Как же я узнаю, что совсем не являюсь точкой отсчета для реальности и что тот, странник на астероиде, движется относительно меня? Если это так и я считаю себя главной координатой, то я должен видеть свое отражение, как это было бы в любой обычной ситуации”.
Возникает вопрос: “Чья точка зрения реальна?”
Наблюдатель на астероиде говорит: “Все движется относительно меня!”
А всадник на световом луче возражает: “Минуточку! Почему это маленький астероид более реален, чем мой луч?”
Если бы можно было наблюдать за ситуацией с обеих точек зрения, как бы вы ответили?
Эйнштейн взялся за изучение физики, пытаясь найти решение той явившейся в юношеском воображении проблемы, но столкнулся с некоторыми противоречиями. Согласно традиционным законам физики, скорость волн предположительно зависела только отсредыраспространения, а не отисточникавозникновения (например, звуковые волны в воде и в воздухе путешествуют с разной скоростью независимо от того, каков источник звука). В соответствии с волновой теорией, для наблюдателя звуковые волны от проходящего поезда покрывают расстояние за одно и то же время независимо от скорости движения поезда. Свет, предположительно, тоже имеет волновую природу, и эти выводы явятся истиной и для него. Человек на астероиде, наблюдающий за Эйнштейном и его зеркалом, должен всегда видеть, как исчезает свет с лица, неважно, с какой скоростью при этом перемещается Эйнштейн. Это значит, что, если двигаться вслед за светом, отражение в зеркале должно исчезнуть.
И все же Эйнштейн интуитивно чувствовал, что изображение не должно исчезать, это было бы не более вероятным, чем внезапное исчезновение голоса у пассажира лайнера, летящего со скоростью звука. Почему реальность должна искажаться только для движущегося наблюдателя?