Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина

Упоминание Нькомба в романе Уэллса указывает на связь с более ярким представителем викторианской эпохи — писателем Чарльзом Говардом Хинтоном. В его случае поводом для гордости стала популяризация «другого» четвертого измерения. Он был одаренным математиком и проявлял неподдельный интерес к четырехмерной геометрии. В 1880 году он опубликовал в журнале Дублинского университета статью «Что такое четвертое измерение?», которая через год была переиздана в «Вестнике Колледжа Челтнем Лэдис» («Cheltenham Ladies’ Gazette»). В очередной раз она вышла в 1884 году — теперь уже в виде брошюры с подзаголовком «Откуда берутся призраки?» («Ghosts Explained»). Хинтон, в некой мистической манере, связывал четвертое измерение с различными псевдонаучными явлениями: от появления призраков до загробной жизни. Призраки, к примеру, могут легко возникать и исчезать, двигаясь вдоль четвертого измерения, точно так же, как монета, двигаясь вдоль «нашего» третьего измерения, может появляться и исчезать с поверхности стола.

На Чарльза Хинтона оказали влияние нетрадиционные взгляды его отца Джеймса, который работал хирургом и сотрудничал с Хэвлоком Эллисом, известным своими возмутительными по тем временем исследованиями сексуального поведения людей. Хинтон старший был активным сторонником свободной любви и полигамии, а впоследствии стал лидером одного культа. Личная жизнь его сына тоже была насыщена событиями: в 1886 году он сбежал в Японию, после того как Центральный Уголовный Суд Лондона признал его виновным в двоеженстве. В 1893 году он вернулся из Японии и стал преподавателем математики в Принстонском университете, где изобрел машину для подачи бейсбольных мячей, которая, подобное пушке, выстреливала мячи при помощи пороха. После нескольких несчастных случаев устройство было забыто, а Хинтон потерял работу. Но его неустанные усилия в деле популяризации четвертого измерения оказались более успешными. Его статьи на эту тему печатались в популярных журналах — таких, как «Harper's Weekly», «McClure's» и «Science». Хинтон скоропостижно скончался от кровоизлияния в мозг в 1907 году, на ежегодном обеде Общества Филантропических Изысканий [40] , едва успев произнести тост за женщин-философов.

40

Society of Philanthropic Enquiry — прим. Пер.

Возможно, именно Хинтон познакомил Уэллса с повествовательными возможностями, которые открывает идея времени как четвертого измерения. В пользу этого говорят лишь косвенные факты, но звучат они вполне убедительно. Нькомб точно был знаком с Хинтоном, потому что однажды помог ему устроиться на работу. Мы не знаем, встречал ли Уэллс Хинтона, но определенные обстоятельства указывают на их близкое знакомство. К примеру, Уэллс, описывая свои рассказы, использует термин «научный роман», которые ранее был придуман Хинтоном и использовался им в качестве собирательного названия его фантастических эссе, написанных между 1884 и 1886 годами. Кроме того, Уэллс был регулярным читателем журнала «Nature», который в 1885 году опубликовал рецензию (положительную) на первую часть «Научных романов» Хинтона вместе с кратким изложением некоторых из его идей насчет четвертого измерения.

Хинтон, по всей вероятности, приложил руку и к другой межпространственной саге викторианской эпохи — роману Эдвина Э. Эбботта «Флатландия» (1884). Эта история повествует о Квадрате с Евклидовой плоскости, двумерного общества треугольников, шестиугольников и окружностей, который не верил в существование третьего измерения, пока не попал туда, благодаря пролетающей мимо сфере. Сюжет романа указывает на ограниченность людей викторианской эпохи, которые точно так же не верили в четвертое измерение. Помимо прочего, «Флатландия» содержит в себе скрытую сатиру, отражающую роль женщин и малоимущих в викторианском обществе. Многие из приемов, используемых Эбботтом, обнаруживают близкое сходством с элементами рассказов Хинтона [41] .

41

См. также издание «Флатландии с комментариями» под редакцией Й. Стюарта («The Annotated Flatland», 2002).

Большая часть физики путешествий во времени представляет собой теорию относительности с примесью квантовой механики. Впрочем, с точки зрения волшебников Незримого Университета, все эти вопросы связаны с «квантами» — универсальной отговоркой, дающей полную интеллектуальную свободу, то есть возможность объяснить практически что угодно, каким бы странным оно ни казалось. Собственно говоря, чем больше странностей, тем лучше. Приличную порцию квантовой физики вы получите в восьмой главе. Здесь же мы подготовим почву, совершив небольшой экскурс в теорию относительности Эйнштейна: специальную и общую.

В первой части «Науки Плоского Мира» мы уже объясняли, что название «теория относительности» звучит нелепо. Его следовало бы заменить на «теорию абсолютности». Основной смысл специальной теории относительности состоит не в том, что «все относительно», а в том, что одна величина — а именно скорость света — неожиданно оказывается абсолютной. Попробуйте зажечь фонарик в движущейся машине, — говорит нам Эйнштейн, — скорость машины никак не повлияет на скорость света. Этот результат существенно отличается от классической физики Ньютона, согласно которой свет от движущегося фонарика увеличит свою изначальную скорость за счет скорости движения машины. Именно это происходит с мячом, когда вы бросаете его, находясь в движущемся автомобиле. Со светом должно происходить то же самое, но в действительности это не так. Для нашей интуиции теория относительности — настоящее потрясение, и все же, как показывают эксперименты, она действительно соответствует реальному положению дел в Круглом Мире. Разница между физикой Ньютона и Эйнштейна остается для нас незаметной, потому что заметить ее можно только при скоростях, близких к скорости света.

Появление специальной теории относительности было неизбежным; рано или поздно ученые должны были до нее додуматься. Ее первые семена были посеяны еще в 1873 году, когда Джеймс Кларк Максвелл вывел уравнения электромагнитного поля. В «движущейся системе отсчета», то есть со стороны движущегося наблюдателя, эти уравнения приобретают физический смысла только при условии, что скорость света абсолютна. Некоторые математики — в том числе Анри Пуанкаре и Герман Минковский — обратили внимание на этот факт, опередив тем самым Эйнштейна — правда, только на уровне математической теории, поскольку именно Эйнштейн впервые нашел этим идеям применение в физике. Их физические последствия, — как он сам отметил в 1905 году, выглядят довольно странно. По мере приближения к скорости света предметы сокращаются в размере, ход времени практически останавливается, а масса становится бесконечной. Ничто (точнее, ничто материальное) не может двигаться быстрее света, а масса способна превращаться в энергию.

В 1908 году Минковский нашел простое и наглядное представление релятивистской физики, которое теперь называется пространством-временем Минковского. В ньютоновской физике пространство включает в себя три фиксированных координаты: влево/вправо, вперед/назад, вверх/вниз. При этом пространство и время считаются независимыми. В применении же к теории относительности Минковский рассматривал время в качестве дополнительной координаты. Четвертая координата, четвертое независимое направление. четвертое измерение. Трехмерное пространство превратилось в четырехмерное пространство-время. А старые идеи Д’Аламбера и Лагранжа, благодаря подходу Минковского, приобрели новый смысл. Теперь время и пространство можно было в некоторой степени менять местами. Время, как и пространство, стало предметом геометрии.

Это видно на примере релятивистского описания движущейся частицы. С точки зрения ньютоновской физики, частица занимает место в пространстве и перемещается с течением времени. Иначе говоря, в физике Ньютона движение частицы напоминает просмотр фильма. В то время как теория относительности воспринимает движение частицы в виде последовательности отдельных кадров. Этот факт наглядно отражает ее детерминистский дух. Прошлое, настоящее и будущее существует прямо сейчас. С течением времени — по ходу действия фильма — мы сталкиваемся с собственной судьбой, которая в действительности неотвратима и неизбежна. Конечно, отдельные кадры фильма, вероятно, могли бы воплощаться в реальность друг за другом, и тогда самый последний кадр стал бы отражением настоящего времени. Вот только нельзя составить последовательность кадров, которая была бы общей для всех наблюдателей.

Релятивистское пространство-время — это рассказий в геометрическом воплощении.

С точки зрения геометрии, движущаяся частица оставляет за собой след в виде некоторой кривой. Представьте, что частица — это кончик карандаша, а пространство-время — лист бумаги, на котором пространство расположено горизонтально, а время — вертикально. Движущийся карандаш вычерчивает на бумаге линию. Точно так же частица, движущаяся в пространстве времени, перемещается вдоль кривой, которая называется ее мировой линией. Если скорость частицы постоянна, ее мировая линия представляет собой прямую. Частицы, которые движутся с очень маленькой скоростью, преодолевают небольшое расстояние за большой промежуток времени, поэтому их мировые линии расположены вблизи вертикали; частицы, обладающие очень большой скоростью, напротив, покрывают большие расстояния за короткое время, и их мировые линии практически сливаются с горизонталью. Проходящая между ними диагональная мировая линия соответствуют частицам, которые преодолевают заданное расстояние за равный ему временной интервал — при подходящем выборе единиц измерения. Это означает, что единицы измерения соотносятся посредством скорости света: если, к примеру, время измеряется в годах, то расстояние — в световых годах. А что может преодолеть расстояние в один световой год за один год? Конечно же, свет. Таким образом, диагональные мировые линии описывают движение световых частиц, или фотонов, а также любых других объектов, способных двигаться со скоростью света.

Теория относительности запрещает движение материальных тел со сверхсветовой скоростью. Мировые линии таких тел называются времениподобными кривыми. Каждое событие обладает собственным «световым конусом», который образуется проходящими через него времениподобными линиями. По сути это два конуса, соединенных вершинами, причем один из них направлен вперед, а другой — назад. Конус, направленный вперед, описывает будущее исходного события, то есть все точки пространства-времени, на которые оно способно повлиять. Противоположный конус аналогичным образом описывает прошлое и содержит все события, которые могли повлиять на исходное. За пределами конуса лежит запретная территория — те места и моменты времени, которые не несут в себе причинно-следственной связи с исходным событием.