Заводная ракета
Шрифт:
Ялда провела на Бесподобной уже целую череду и семь дней, и располагала данными по дюжине звезд. Пришло время заняться осмыслением собранного материала. Свернувшись калачиком на наблюдательной скамье, которую она перенесла в кабинет, Ялда внимательно изучила форму кривой, проходящей через экспериментальные точки.
Скорость света увеличивалась по мере уменьшения длины волны. В таком случае обе величины вполне могли быть связаны самой обыкновенной обратно пропорциональной
Ялда проверила эту гипотезу на дюжине точек по всему спектру. Произведение оказалось разным, и разница была слишком большой, чтобы ее можно было списать на погрешность из-за неточных данных.
Но даже если реальная взаимосвязь была более сложной, чем следовало из ее первоначальной наивной догадки, она все равно могла быть на верном пути. Ялда построила еще один график, и на этот раз изобразила на нем зависимость между длиной волны и величиной, обратной скорости.
Если бы ее наивная догадка была верна, график бы выглядел как идеально прямая линия, а объяснить столь систематический перегиб точек через линию наилучшего приближения одними лишь случайными ошибками было невозможно.
Собственно говоря, эмпирическая кривая была похожа на сегмент параболы или гиперболы — некой кривой второго порядка. Ялда пробовала возводить обращенную скорость в квадрат, но на графике все равно оставался небольшой изгиб. Она попробовала сделать наоборот и возвести в квадрат длину волны, но результат был ничуть не лучше.
Тогда она возвела в квадрат обе величины.
Ялда находилась в таком возбуждении, что не могла сидеть на месте; она вышла из кабинета и прошлась по тропинке. Линейное соотношение между квадратами двух величин не было ни настолько простым, чтобы вызывать сомнение, ни настолько запутанным или сложным, чтобы оказаться бесполезным. Возможно, формула служила всего лишь аппроксимацией реальной зависимости, но для начала стоило ограничиться изучением ее следствий, что само по себе представляло достаточно сложную задачу.
Свет был волной довольно-таки странного рода. При обычных условиях упругие волны в струне или волны давления в газе распространялись с постоянной скоростью вне зависимости от длины волны. Это правило вполне допускало некоторые экзотические исключения, однако в самом свете ничего экзотического не было. Единственный факт, который не вызывал сомнений, заключался в том, что скорость светового луча существенно зависела от его цвета — чтобы убедиться в этом, достаточно было просто взглянуть на звездное небо.
Одно из следствий переменной скорости заключалось в том, что импульс света, вообще говоря, не обязан был двигаться в том же направлении, что и его отдельные волновые фронты. Как бы странно это ни звучало, но сам факт стал ясен уже после первых умозрительных попыток измерения длин волн, предпринятых Джорджо. Любой импульс света, каким бы чистым нам ни казался его свет, всегда будет содержать хотя бы небольшой спектр волн различной длины. А поскольку скорость движения волны зависит от ее длины, то точки, в которых
Ялда изобразила на коже схематичный рисунок, сделанный на одной из лекций Джорджо. При помощи простых вычислений Джоржо убедил ее, что если бы она каким-то образом смогла наблюдать за движением светового импульса, то ей бы показалось, что фронты волн внутри него скользят в обратную сторону.
Как ее собственные выводы дополняли эту картину? Теперь поведение двух различных аспектов света можно было объяснить более точно. Выбрав, к примеру, импульс красного света, она могла бы изобразить на графике его перемещение в пространстве одновременно с обратным движение соответствующих волновых фронтов.
Она вернулась в кабинет, чтобы свериться со своими записями; затем она нарисовала на груди новую диаграмму.
Размышляя над рисунком, Ялда неожиданно отметила удивительное сходство с изображением луча света и сопутствующих его волновых фронтов в конкретный момент времени. Главным отличием был досадный наклон между фронтами и «лучом» — роль которого в данном случае играла линия, изображавшая историю импульса.
Но что в действительности означал этот косой угол? Выбирая различные единицы измерения, она могла растягивать или сжимать диаграмму по своему усмотрению. Природа не знала, что такое высверк или пауза; физический смысл не мог зависеть от выбора традиционной системы единиц. Тогда она выбрала единицу времени таким образом, чтобы линия импульса находилась под прямым углом к линиям волновых фронтов.
И что же получалось в итоге? Две перпендикулярные прямые… и линейное соотношение между квадратами двух величин.
Она повозилась с диаграммой еще пару курантов, старясь подобрать единицы времени и расстояния таким образом, чтобы промежутки между волновыми фронтами можно было приравнять единице. А почему бы и нет? Ведь совершенно произвольными были не только единицы времени; мизер, к примеру, когда-то определяли по ширине большого пальца одного напыщенного монарха.
Когда попытки увенчались успехом, на чертеже был изображен маленький прямоугольный треугольник, заключенный внутри другого треугольника с тем же соотношением сторон. Гипотенуза большого треугольника представляла собой горизонтальную линию, соединяющую волновые фронты, поэтому ее длина совпадала с длиной световой волны. Соотношение сторон маленького треугольника — соответствующих расстоянию, пройденному импульсом и затраченному на это времени — было равно скорости света. То же самое соотношение наблюдалось и в большом треугольнике, причем длина одной из его сторон была обратна скорости.