ავტორი: იოანე შენგელია
ადამიანი ყოველთვის მიისწრაფვის განვითარებისკენ, მიისწრაფვის გააკეთოს უფრო მეტი. ეს ეხება ავომრბოლელებსაც. არის ასეთი მსოფლიო დონის ჩემპიონი რბოლაში - მიხეილ შუმახერი. სხვათაშორის, „შუ მახერ“ ინგლისურ-გერმანული თარგმანით ფეხსაცმლის მკეთებელს ნიშნავს („საპოჟნიკი“ რა). თუმცა, ბატონი მიხეილი ფეხით სულაც არ დარბოდა და არც ფეხის ზომა ჰქონდა ძალიან დიდი (ამ უკანასკნელში არ ვარ დარწმუნებული). ის ავტომრბოლელია და მეტად წარმატებული. ერთხელ მან განავითარა 250 კმ/სთ -მდე სიჩქარეც კი. წარმოგიდგენიათ რამხელაა ეს სიჩქარე?
ბატონი მიხეილ შუმახერი მეტ სიჩქარესაც განავითარებდა, რომ შესძლებოდა.. მაგრამ, სამწუხაროდ თუ საბედნიეროდ, ბუნებას არ აქვს უსასრულო შესაძლებლობები. მათ შორის, სიჩქარის მხრივაც. ყველა ყველა და, შუმახერი სინათლეს ვერ შეეჯიბრებოდა სისწრაფეში. ბუნებაში არსებობს სიჩქარის ზედა „ლიმიტი“, ანუ არ არსებობს სიჩქარე, რომელიც გადააჭარბებს გარკვეულ ნიშნულს. ეს მაქსიმალური სიჩქარე აქვს, მაგალითად, სინათლეს, და ის დაახლოებით უდრის c = 299 792 კმ/წმ-ს.
მე-19 საუკუნის მიწურულს ფიზიკაში იწყება გადატრიალებები - კორპუსკულარულ-ტალღური დუალიზმი, კვანტური მექანიკა, რელატივიზმი, და ა.შ. ერთ-ერთი ასეთი რევოლუციონერი, არც მეტი, არც ნაკლები, აღმოჩნდა ისეთი ფიზიკური მოვლენა, როგორიც სინათლეა. სინათლე (რომელიც, სინამდვილეში, ელექტრომაგნიტურ ტალღას წარმოადგენს) ვრცელდება ერთი და იგივე სიჩქარით იმისგან დამოუკიდებლად ვინ აკვირდება მას (ანუ რომელი ათვლის სისტემა). უფრო გასაგები რომ იყოს ეს გაუგებრობა, წარმოიდგინეთ, რომ თქვენთვისაც და თქვენთვის მოძრავი ადამიანისთვისაც ერთი და იგივე სიჩქარით მოძრაობს რაღაც ობიექტი.
ახლა კიდევ უფრო დეტალურად: დაუშვათ თქვენ დგახართ სანაპიროზე და თქვენთვის გემი მოძრაობს რაიმე „v1“ სიჩქარით. დაუშვათ, გემზე მოძრაობს რაიმე ობიექტი „v2“ სიჩქარით, გემის ათვლის სისტემაში. მაშინ, ცხადია, რომ თქვენთვის გემზე მოძრავი ობიექტი იმოძრავებს სიჩქარით, რომელიც არის მოცემულ სიჩქარეთა ჯამი: “v1+v2”. მაგალითად, გემი თქვენთვის მოძრაობს 5მ/წმ სიჩქარით, ხოლო გემზე ადამიანი მოძრაობს 1მ/წმ სიჩქარით, მაშინ მოცემული ადამიანი თქვენთვის იმოძრავებს 5+1=6მ/წმ სიჩქარით.
მაგრამ, თუ ზემოთ ხსენებულ ობიექტს წარმოადგენს არა ნებისმიერი ობიექტი, არამედ სინათლე, მაშინ „ნურას უკაცრავად“! ის თქვენთვისაც და გემისთვისაც იმოძრავებს ერთი და იგივე c სიჩქარით (რომლის რიცხვობრივი მნიშვნელობა ზემოთ არის მოცემული). ეს ექსპერიმენტულად დადასტურებულია.
გამოდის, რომ სინათლე ყველა ათვლის სისტემაში ერთი და იგივე სიჩქარით მოძრაობს. ეს კი ნიშნავს, რომ სინათლე არ არის დამოკიდებული თავის წყაროზე. წყაროზე რომ იყოს დამოკიდებული, მაშინ წყარო რომ იმოძრავებდა (მაგალითად, გემი), სინათლეც მას მიჰყვებოდა. ასეთ შემთხვევაში, ნაპირზე მყოფი ადამიანისთვის სინათლე უფრო სწრაფი იქნებოდა (რადგან გემის სიჩქარე დაემატებოდა მის ბუნებრივ სიჩქარეს).
მაგრამ, სინათლე არავის მიჰყვება. წყაროდან გამოსვლისთანავე, ის წყდება მას და თავისით იწყებს საკუთარი თავის წარმოქმნას და გავრცელებას (ეს შესაძლოა იყოს ელექტრული და მაგნიტური ველების თვითშეთანხმებულობისა და ურთიერთდაფორმირების შედეგი).
რას იწვევს ის, რომ სინათლე ერთნაირი სიჩქარით ვრცელდება ყველა ინერციულ ათვლის სისტემაში? წარმოიდგინეთ ისევ გემის მაგალითი: თქვენთვის სინათლემ გემზე დაიწყო გავრცელება და მივიდა რაიმე წერტილამდე ზღვაში. გემზე მყოფი დამკვირვებლისთვის სინათლემ უფრო პატარა მანძილი გაიარა (რადგან, გემი უახლოვდება მოცემულ წერტილს ზღვაში). მაგრამ, ეს მანძილი დაფარა ზუსტად იგივე სიჩქარით. ეს კი ნიშნავს, რომ გემზე მყოფი დამკვირვებლისთვის დროის შუალედი, რომელშიც სინათლემ მიაღწია გარკვეულ ნიშნულს, არის უფრო პატარა, ვიდრე ნაპირზე მყოფი დამკვირვებლისთვის.
კიდევ ერთხელ: ნაპირზე მყოფი ადამიანისთვის სინათლემ მეტი მანძილი გაიარა, გემზე მყოფი დამკვირვებლისთვის კი ნაკლები (რადგან გემი უახლოვდება იმ წერტილს, რომლისკენაც სინათლე გავრცელდა). თუ ორივე დამკვირვებლისთვის სინათლე ერთდროულად მივიდოდა მოცემულ წერტილამდე, მაშინ ვიტყოდით, რომ გემისთვის სინათლის სიჩქარე ნაკლებია, ხოლო ნაპირისთვის მეტი (რადგან, ერთსა და იმავე დროში გემისთვის ნაკლები მანძილი დაიფარა, ხოლო ნაპირისთვის მეტი). მაგრამ, აღმოჩნდა, რომ სინათლე ორივე დამკვირვებლისთვის ერთი და იმავე სიჩქარით მოძრაობს. მაშასადამე, რა იცვლება? იცვლება დრო, რომელშიც სინათლემ მიაღწია მოცემულ წერტილს.
ვინაიდან სინათლეს ერთი და იგივე სიჩქარე აქვს ორივე დამკვირვებლისთვის, ეს იმას ნიშნავს, რომ გემისთვის გაცილებით უფრო ცოტა დრო გავიდა (ცოტა გავლილი მანძილის გამო), ხოლო ნაპირზე მყოფი ადამიანისთვის მეტი დრო გავიდა (მეტი გავლილი მანძილის გამო), სანამ სინათლე მიაღწევდა გარკვეულ წერტილს (მაგალითად, გემზე გავიდა 3 წამი და ამასობაში ნაპირზე გავიდა 5 წამი). აქედან დასკვნა: სხვადასხვა ათვლის სისტემებში დრო სხვადასხვა „სიჩქარით“ მიედნიება. უფროსწორედ, ის ყოველთვის ერთნაირად მიედინება საკუთარი თავისთვის, მაგრამ გარე დამკვირვებლისთვის ის „იწელება“.
მაგალითად, თუ ჩემს მიმართ მოძრაობს რაიმე ობიექტი, მაშინ მე ვხედავ, რომ მისი დრო „იწელება“ და უფრო ნელა მიდის, ვიდრე ჩემი. რეალურად, თავად ის ობიექტი მშვენივრად გრძნობს თავს და მისთვის საკუთარი დრო ისევე მიედინება, როგორც ყოველთვის. მაგრამ, ჩემთვის მისი დრო „იწელება“. მაგალითად, თუ ჩემს ათვლის სისტემაში გავიდა 5 წამი, მე დავინახავ, რომ ამ დროის განმავლობაში მასთან გავიდა 3 წამი. ანუ უფრო ნაკლები. კიდევ ერთხელ: თავად ის ობიექტი ვერ განიცდის ვერანაირ დროის „გამრუდებას“. უბრალოდ, მე ვხედავ, რომ მისი დრო უფრო ნელა მიედინება. და რაც უფრო დიდი სიჩქარით მიდის ეს ობიექტი ჩემთვის, მით უფრო „იყინება“ მისი დრო, ჩემი გადმოსახედიდან. თუ საერთოდ სინათლის სიჩქარით (ანუ მაქსიმალურად დასაშვები სიჩქარით) იმოძრავებს ობიექტი, მაშინ მე დავინახავ, რომ ამ ობიექტისთვის დრო გაჩერდა, უსასრულოდ გაიწელა, „მარადიულ წამში“ გადავიდა, ნირვანაში..
სხვათაშორის, დროის „გამრუდება“ არ არის ერთადერთი უცნაურობა, რასაც სინათლის სიჩქარის მუდმივობა ახორციელებს. მოძრავი სხეულისთვის დრო კი იწელება, ხოლო სივრცე კი პირიქით - იკუმშება. აქაც: თავად ამ ობიექტს არაფერი მოსდის საკუთარ ათვლის სისტემაში, მაგრამ მე ვხედავ, რომ ობიექტი მოძრაობს და მისი ზომა (მოძრაობის ღერძის გასწვრივ) იკუმშება, პატარავდება (ჩემი გადმოსახედიდან). თუ საერთოდ სინათლის სიჩქარით იმოძრავებს, მაშინ მისი სიგრძე განულდება და ზომები აღარ ექნება (ჩემთვის). ეს უცნაური ეფექტები გამოწვეულია სწორედ იმით, რომ სინათლის სიჩქარე არის მაქსიმალური და მუდმივი ყველა ათვლის სისტემაში.
უკანასკნელად კი ორიოდ სიტყვა ვთქვათ იმის შესახებ, თუ რა მოხდებოდა და როგორ სურათს ვიხილავდით ბუნებაში სიჩქარე რომ შეზღუდული არ ყოფილიყო.. სიჩქარე არის სხეულის მიერ გავლილი მანძილის შეფარდება დროის იმ შუალედთან, რომელშიც ეს მანძილი დაფარა. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, სიჩქარე არის წილადი, რომლის მრიცხველშიც არის გავლილი მანძილი, ხოლო მნიშვნელში კი არის დროის შუალედი. ჩვენ გვაინტერესებს უსასრულო სიჩქარე. როდის შეგვიძლია წილადისგან მივიღოთ უსასრულო რიცხვი?
არსებობს ორი ვარიანტი. პირველი: მრიცხველი გავხადოთ უსასრულო. ამ შემთხვევაში გამოდის, რომ დროის რაიმე სასრულ შუალედში (მაგალითად 4 წუთში) სხეულმა დაფარა უსასრულოდ დიდი მანძილი. გგონიათ ეს შესაძლებელია? განა მოძრაობას ენერგია არ სჭირდება? განა ენერგია მოძრაობის უნარი არ არის? მერე და, უსასრულო სიჩქარეს ხომ უსასრულო ენერგია დასჭირდება.. მეეჭვება, რომ ბუნებაში არსებობდეს ენერგიის უსასრულო მარაგი. ყოველ შემთხვევაში, რაიმე კონკრეტული სხეულისთვის, რომელმაც „გადაწყვიტა“ უსასრულოდ ემოგზაურა. თუმცა, ეს მხოლოდ ჩემი ეჭვებია და მეტი არაფერი.
განვიხილოთ მეორე ვარიანტი: მნიშვნელი გავხადოთ ნულის ტოლი. ამ შემთხვევაშიც მივიღებთ უსასრულო სიჩქარეს. ეს კი ფიზიკურად ნიშნავს, რომ რაიმე სასრული მანძილი (მაგალითად 5 მეტრი) სხეულმა დაფარა დროის უსასრულოდ მცირე მონაკვეთში. უფრო მეტიც - დროის ნულოვან შუალედში! გამოდის, რომ დროის ერთ მომენტში სხეული ერთგან იმყოფებოდა, ხოლო დროის იმავე მომენტში იმყოფებოდა უკვე სხვა ადგილას. დროის შუალედის ნულთან გატოლება ხომ ამას ნიშნავს, რომ მოძრაობა ხდება მომენტალურად, დროითი შუალედის გარეშე. ამ შემთხვევაში გამოდის, რომ დროის ერთსა და იმავე მომენტში სხეული იმყოფება სივრცის ნებისმიერ წერტილში.
კვანტურ მექანიკაში კიდევ შეიძლება იმაზე საუბარი, რომ ნაწილაკი შეიძლება ერთდროულად იმყოფებოდეს სივრცის სხვადასხვა წერტილებში. თუმცა, ეს არ არის დაკავშირებული უსასრულო სიჩქარეებთან, არამედ პრინციპულად კვანტური ეფექტია. ხოლო სიჩქარეზე საუბარს აზრი აქვს კლასიკურ მექანიკაში, რომელშიც გვაქვს კანონი, რომ არსებობს მუდმივი და მაქსიმალური სიჩქარე. რის გამოც, სიჩქარე ვერასდროს გახდება უსასრულო, და, შესაბამისად, ვერასდროს მივიღებთ იმ სურათს, რაზეც ზედა აბზაცში ვისაუბრე, რომ სხეული ერთდროულად ყველა წერტილში იმყოფებოდეს.
შესაძლებელია თუ არა რაიმე ფუნდამენტალურ პრინციპებზე დაყრდნობით ლოგიკურად გამოვიყვანოთ ის დებულება, რომ ბუნებაში არსებობს მუდმივი და მაქსიმალური სიჩქარე, და რომ მოძრავი ათვლის სისტემის დრო „იწელება“, ხოლო სივრცე „იკუმშება“? დიახ, ეს შესაძლებელია! მაგრამ, ამის გამოყვანა მოითხოვს ტექნიკურ (კერძოდ, მათემატიკურ) საფუძველს.
გააზიარეთ თუ მოგწონთ.
