Во всех этих часах, несмотря на большие отличия, есть нечто общее. Часы — это устройства, в которых либо повторяются с определенной периодичностью, либо протекают с определенной последовательностью и скоростью некие процессы. Так, с определенной периодичностью колеблются маятники и излучают волны атомы или молекулы. С определенной скоростью перемещается тень от Солнца, вытекают из отверстий вода и песок и разжимается пружина. Есть и различные конструктивные элементы, выполняющие сходные функции. Например, у маятниковых часов роль колебательной системы играет маятник, заводной механизм — это гиря или пружина. А например, у часов атомных колеблющийся вектор электрического поля волны служит маятником, сами же излучающие атомы являются как бы колебательной системой.
Поскольку мы ставим перед собой цель разобраться, будут ли реагировать самые различные часы на изменения темпа времени, то для нас вопрос о том, как связаны часы с теми или иными природными процессами, является очень важным.
Возьмем для начала пружинные часы. Казалось бы, работа сжатой пружины зависит только оттого, насколько ее предварительно сжали, от ее конструктивных параметров и от материала, из которого она изготовлена. (При этом мы предполагаем, что некий регулятор равномерности движения пружины работает идеально.) Будут ли пружинные часы реагировать на изменение темпа времени, если, например, мы перенесем их с поверхности моря высоко в горы? Казалось бы, мы должны допустить, что часы этого просто не заметят. В действительности — часы отреагируют. Не заметим этого мы, потому что у часов небольшая точность показаний, а у нас нет возможности сидеть в горах и ждать десятки лет или даже сотни тысяч лет, пока наши часы убегут вперед хотя бы на одну секунду по сравнению с синхронизированными часами на берегу моря. Каким же образом пружинные часы «узнали», что локальное время в горах более ускорено по сравнению со временем на побережье?
Дело в том, что сжатая пружина характеризуется энергией упругости. Упругая энергия по происхождению зависит от силы взаимодействия между атомами в материале пружины. И в то же время взаимодействие атомов в пружине является комбинацией электрической и кинетической энергий на квантовом уровне. А эти виды энергии не могут не отреагировать, если в той локальности, где они находятся, изменится потенциал гравитационного поля. Достаточно поднять часы в горы, как при прочих равных условиях изменится гравитационное притяжение. Возможно, пружинные часы отреагируют и на изменение электромагнитного поля, и на приращения внутренней энергии, вызванные другими причинами.
Ведь мы допускаем, что различные виды энергии участвуют в изменениях гравитационного поля.
Песочные и водяные часы тоже, казалось бы, должны быть равнодушны к изменениям параметров окружающей среды. Но попробуйте в некую воронку вроде бутылки бездна насыпать песок и повернуть горлышком вниз — песок посыплется. Если же попытаться сильно придавить песок неким поршеньком, то песок в горлышке бутылки застрянет. Произойдет это потому, что на стенки бутылки увеличится боковое давление, увеличится сцепление между песчинками и трение. Очевидно, по этой причине песочные часы на берегу моря будут идти более замедленно, чем в горах, где давление и гравитационное притяжение меньше.
В водяных часах при изменении, например, температуры или давления, электромагнитного или гравитационного потенциалов с неизбежностью изменится вязкость и, соответственно, изменится скорость истечения.
В маятниковых часах колебание маятника (в пределах одного размаха) состоит как бы из двух частей — падения диска маятника вниз и его подъема по инерции. По существу, это бесконечно повторяющаяся попытка диска маятника упасть вертикально вниз. И обратите внимание, если маятник находится в неизменном месте, то эти попытки осуществляются в локальности с неизменной напряженностью гравитационного поля и, следовательно, с одним и тем же ускорением свободного падения. Если предположить, что сопротивление воздуха и трение в опорах равны нулю, то тогда и размах, и период колебаний маятника будут зависеть только от напряженности гравитационного поля. Изменение его характеристик приведет к изменению хода часов.
Теперь я хочу обратить внимание на две закономерности, которые сегодня в научном мире имеют, кажется, больше сторонников, чем противников. Во-первых, гравитационный потенциал в каждой отдельной точке равняется сумме фонового потенциала в этой точке и потенциала локального. Во-вторых, локальный потенциал в каждой точке зависит как от сосредоточения масс в этой локальности, так и от энергетических проявлений в данном месте.
Из этих закономерностей следует, что часы, в частности, маятниковые, должны реагировать не только на изменение напряженности гравитационного поля, но и на любые энергетические проявления в данной локальности. Проблема, однако, гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Проанализируем ситуацию на примере атомных часов.
Способность атомных часов изменять ход своих показаний зафиксирована экспериментально, и не один раз. Например, итальянские физики отвезли несколько таких часов в горы, а затем по прошествии нескольких часов привезли обратно в долину и сравнили их с часами, все время остававшимися внизу. Часы, которые были в долине, отстали… «Величина отставания при этом измерялась наносекундами, то есть миллиардными долями секунды… Итак, не может быть никакого сомнения в замедлении течения времени в гравитационном поле…» Нам остается только порадоваться, поскольку способность атомных часов реагировать на изменение гравитации доказана и не требует теоретических рассуждений. Но радоваться не хочется, ибо атомные часы итальянцев зафиксировали реакцию часов только на изменение гравитационного поля и остались равнодушны к другим причинам. Можно, конечно, предположить, что в горах и в долине часы находились в условиях с одинаковой плотностью внутренней энергии. В частности, так и могло быть. Но проблема в том, что во всех без исключения случаях, когда ученые отмечали изменение хода часов, основанных на излучении волн определенных параметров, всегда отмечается реакция часов только на гравитационное поле. Часы всегда (насколько это известно мне) не замечали изменений внутренней энергии.