Вид с высоты
Шрифт:
В чем преимущество такого способа выражать расстояние? Во-первых, с числом 44,8 легче оперировать, чем с числом 800 000 000. Во-вторых, допустим, экспедиция поддерживает радиосвязь с Землей; радиограмма, посланная с Ганимеда на Землю (или наоборот), придет через 44,8 минуты. Таким образом, световые единицы дают и расстояние и время, нужное для связи.
(На самом деле в мире, где межпланетные путешествия станут обычным делом, астронавты, я думаю, будут измерять расстояния не в «световых минутах», а скорее в «радиоминутах».)
Затем, когда (и если) придет время межзвездных путешествий, а с ним и необходимость в скоростях, близких к скорости света, пригодится и еще
Моя идея состоит в том, что этот же принцип можно применить к области сверхкратких промежутков времени.
Вместо огромных расстояний, которые свет покрывает за обыкновенные единицы времени, почему бы не поразмыслить о невероятно кратких мгновениях, за которые свет покрывает обыкновенные расстояния?
Если уж мы решили говорить о «световой секунде», равной расстоянию, которое свет (в пустоте) покрывает за секунду (299 779 километров), то почему не говорить о «световом километре», равном времени, за которое свет (в пустоте) покроет расстояние в один километр, 1/299 779 секунды?
В самом деле, почему бы и нет? Единственное неудобство заключается в том, что 299 779 — не круглое число. Однако по любопытному совпадению, о котором и не грезили создатели метрической системы мер, скорость света очень близка к 300 000 километров в секунду, так что «световой километр» можно принять равным 1/300 000 секунды. Получится даже более круглое число, если заметить, что 31/3 светового километра равны почти точно 0,00001, или 10– 5 секунды.
Кроме того, чтобы получить более мелкие единицы времени, нужно лишь задаваться все более и более мелкими единицами расстояния, которое должен пройти свет.
Так, 1 километр (105 сантиметров) равен миллиону миллиметров, а 1 миллиметр (10– 1 сантиметров) равен миллиону миллимикронов. Сделав еще один шаг в этом направлении, мы сможем сказать, что 1 миллимикрон (10– 7 сантиметров) равен миллиону ферми. Название «ферми» было предложено (но пока еще, насколько мне известно, официально не утверждено) для единицы длины, равной одной миллионной миллимикрона, или 10– 13 сантиметров. Эта единица названа в честь покойного Энрико Ферми, и я буду пользоваться ею в дальнейшем.
Итак, мы можем составить табличку световых единиц для самых кратких мгновений начиная со светового километра.
1 световой километр = 1 000 000 световых миллиметров
1 световой миллиметр = 1 000 000 световых миллимикронов
1
Чтобы перевести эти единицы в обычные единицы времени (1 световой километр = 1/300 000 секунды), нужно просто составить еще одну короткую табличку:
3 световых километра = 10– 5 секунд (одной стотысячной секунды)
3 световых миллиметра = 10– 11 секунд (одной стомиллиардной секунды)
3 световых миллимикрона = 10– 17 секунд (одной квадрильонной секунды)
3 световых ферми = 10– 23 секунд (одной стосекстильонной секунды)
Но зачем останавливаться на световом ферми? Можно дробить время все мельче и мельче, снова и снова деля результат на миллион.
Однако вернемся вновь к единице ферми. Она равна 10– 13 сантиметров, то есть одной десятитриллионной сантиметра. Что интересно именно в этой конкретной величине и почему она названа по имени знаменитого физика-атомщика? Дело в том, что 10– 13 сантиметров, кроме всего прочего, еще и приблизительный размер различных субатомных частиц.
Итак, световой ферми — это время, за которое луч света проходит из конца в конец, например, протона. Световой ферми — время, необходимое самому быстрому из известных движений, чтобы покрыть наименьшее из мыслимых расстояний. Пока не придет день, когда мы откроем что-нибудь, что движется быстрее света и имеет размеры меньшие, чем элементарные частицы, нам едва ли придется столкнуться с периодом времени более кратким, чем световой ферми. Ныне световой ферми — самая малая доля секунды.
Разумеется, вы спросите, что может случиться в течение светового ферми. И если действительно что-то случится за это невообразимо малое мгновение, то откуда будет известно, что это произошло не за один световой миллимикрон, который, как он ни ничтожно краток, все же в миллион раз дольше светового ферми?
Возьмем для примера частицы высоких энергий. Такие частицы (если их энергия достаточно велика) движутся почти со скоростью света. И, когда одна из них на такой скорости приближается к другой, между ними нередко происходит реакция, вызываемая действием взаимных «ядерных сил».
Однако ядерные силы «сильны» лишь на самых коротких расстояниях. Их действие ослабевает с ростом расстояния так резко, что оказывается ощутимым лишь в пределах 1–2 ферми от частицы.
Таким образом, речь идет о двух частицах, проскакивающих мимо друг друга почти со скоростью света и способных взаимодействовать в диапазоне 1–2 ферми. При той колоссальной скорости, с которой они движутся, они располагают временем всего в 1–2 световых ферми, чтобы войти в крошечную зону взаимодействия и покинуть ее. И все-таки реакции происходят!
Ядерные реакции, протекающие в течение мгновений порядка 1 светового ферми, мы относим к «сильным взаимодействиям». Они происходят в результате действия сил, ощутимых лишь на самых коротких расстояниях, какие только можно вообразить, и это самые могучие из всех известных нам сил. «Ядерные силы» такого рода на самом деле в 137 раз больше хорошо знакомых нам электромагнитных сил.
Ученые освоились с этим фактом и были готовы к тому, что любая ядерная реакция между отдельными частицами ядра может быть заметна лишь в течение периодов порядка 1 светового ферми.