Ирина Радунская – Когда физики в цене (страница 33)
Конечно, возникает естественный вопрос, почему время замедляется на ракете, а не на Земле? Ведь их движения относительны и с точки зрения теории они равноправны.
Но так кажется только с первого взгляда. В действительности ракета и Земля равноправны только в то время, когда ракетные двигатели выключены и ракета движется по инерции. Парадокс возникает только тогда, когда ракета вновь приземлится и можно будет сверить часы, поместив их рядом. А для этого нужно включить двигатели, чтобы повернуть ракету на обратный курс и посадить на Землю. Но во время работы двигателей с ускорением движется именно ракета, а не Земля. В это время они не равноправны и бег времени в ракете изменяется.
До того казалось само собою разумеющимся, что время едино, что на Земле и на отдаленных неподвижных звездах течение времени совершенно одинаково. Однако из теории относительности следует, что не только на быстро движущихся телах, но даже на самой Земле время течет не равномерно, что если поместить одинаковые, достаточно точные часы на поверхности Земли, в глубине ее и высоко на горе, то они будут идти различно.
Правда, этот опыт при жизни Эйнштейна поставить было невозможно: часов, достаточно точных для проверки этого утверждения, не существовало. Они созданы лишь в наши дни, и теперь появилась возможность проверить на Земле положение теории относительности Эйнштейна, подтвержденное пока лишь наблюдениями спектров белых карликов — особых звезд.
Величайший гений нашего времени Альберт Эйнштейн, сам того не ведая, ввел в физику одно из основных понятий диалектического материализма об относительности некоторых наших представлений. Он бесспорно доказал, что даже пространство, масса и время относительны.
Но это не значит, что «все в мире относительно», как иногда вульгарно трактуют теорию относительности. В теории Эйнштейна есть понятия абсолютные: это и скорость света, и интервалы, и другие величины, сохраняющие в любых условиях свое абсолютное значение. Просто Эйнштейн понял, что многие понятия, которые до него считались абсолютными, на самом деле относительны. А то, что считалось относительным, оказалось абсолютным. Так что наименование «теория относительности» явно неудачно.
Поначалу выводы теории относительности даже ученым казались пугающими и обезоруживающими. Но когда Эйнштейн продумал все связанные с новой теорией вопросы, противоречия и неожиданные повороты, человечеству открылся мир в еще большей красоте и гармонии.
«Эйнштейн сумел перестроить и обобщить все здание классической физики, — писал Бор, — и тем самым придать нашей картине мира единство, превосходящее все, что можно было ожидать».
Год из жизни Эйнштейна
1905 год… Волна народных волнений прокатилась по миру и вылилась в революцию в России. Это был год пробуждающегося сознания широких народных масс, год, богатый событиями — заметными, сразу сказавшимися на судьбах современников, и незаметными, что отозвались лишь через десятилетия.
Среди незаметных событий затерялись и пять научных статей, посланных из тихого швейцарского города Берна в редакцию берлинского журнала. Они дали толчок, повлекший за собой радикальное преобразование основ науки, какого не было за всю историю человечества.
Автором всех этих статей был совершенно неизвестный служащий — эксперт «Бюро духовной собственности» — так называлось тогда швейцарское патентное бюро.
Эксперту исполнилось 26 лет. У него были умные веселые глаза, становившиеся грустными, когда он вспоминал покинутую им родную Германию, где ему не удалось окончить гимназию — учитель немецкого языка сказал: «Из вас, Эйнштейн, никогда ничего путного не выйдет». А куратор старших классов вызвал его и попросту предложил покинуть гимназию, так как его присутствие разрушает у учащихся чувство уважения к школе: ученик не признавал авторитетов, был строптив и упорен, на замечания отвечал с язвительным достоинством.
Эйнштейну еще не раз придется столкнуться в жизни с двойниками этого куратора. Многие будут упрекать его в неуважении к авторитетам, в разрушении основ науки… Его, величайшего созидателя.
А пока тяжелые времена («Нужда была так остра, что я не мог размышлять ни над одной абстрактной проблемой», — напишет он потом) кончились. Он имеет постоянную службу. Он весел, играет на скрипке, он может думать!
Сегодня об огромных достижениях Эйнштейна в науке известно всем. Но не все знают, что самым важным в его жизни был именно этот, 1905 год. О нем я и хочу рассказать.
За конторкой патентного эксперта расцвел гений. Гений, не признанный тогда официальной наукой. Гений, не удостоенный даже докторской степени, степени, присуждавшейся в европейских университетах практически каждому рядовому ученому.
Двадцатишестилетний ученый выполнил несколько основополагающих исследований. Первое возникло из непризнанной, никем не понятой работы Планка, открывшего кванты энергии. Завершив работу, Планк осознал, что ее выводы противоречат основам общепризнанной физики, понял ее взрывчатую силу и остановился. В течение пяти лет ни он, ни другие ученые не отваживались признать эти результаты. Эйнштейн же увидел необходимость идти еще дальше.
Когда 17 марта 1905 года статья Эйнштейна была закончена, каждый мог узнать, что свет не только излучается и поглощается конечными порциями, как предположил Планк, но и распространяется в виде неделимых квантов энергии, которые теперь называют фотонами.
Каждый мог это прочесть, но никто не сумел понять. Вывод был столь неожидан, столь радикален, что его испугался сам Планк, отец квантов. И еще через семь лет, представляя Эйнштейна в Берлинскую Академию наук, он вместе с другими крупнейшими учеными просил «не ставить Эйнштейну в вину» его теорию световых квантов.
Эта теория, на основе которой впоследствии де Бройль создал волновую механику частиц, на фундаменте которой возникла вся квантовая физика с теорией атомов и элементарных частиц, с лазерами и мазерами, о которых теперь знают даже школьники младших классов, многие годы считалась заблуждением!
Поражает быстрота, с которой Эйнштейн работает. Всего полтора месяца понадобилось ему, чтобы завершить, пожалуй, самую важную из его работ. В ней он разрешил парадокс своей юности, скрывавший в себе зародыш теории относительности. Вот что он пишет об этом сам: «Парадокс заключается в следующем. Если бы я стал двигаться за лучом света со скоростью света, то я должен был бы воспринимать такой свет как покоящееся, переменное в пространстве электромагнитное поле. Но ничего подобного не существует».
Парадокс, поразивший Эйнштейна, когда ему было всего 16 лет, не давал ему покоя десять лет. Он понимал, что догнать световую волну и увидеть ее неподвижной невозможно. Теперь он осознал, что необходимы дальнейшие шаги. Следует признать, что не только большие тела, но и мельчайшие частицы вещества не могут двигаться со скоростью света. Что скорость света в пустоте постоянна и неизменна. Что законы природы объективны и не зависят от наблюдателя и его движения. Все это Эйнштейн принял за основу вопреки всей научной практике прошлого, всей укоренившейся системе знаний. Дальше требовалась только «техника», здесь ее роль играла филигранная математика.
Это была революция в науке. И если потом ее историки начали делить время на две эры: до Эйнштейна и после Эйнштейна, то рубежом служит 30 июня 1905 года, когда итог его труда — небольшая статья достигла редакции журнала, известив мир о том, что родилось новое мировоззрение: природа подчиняется принципу относительности.
А 27 сентября того же года, как эхо отдаленного взрыва, в редакцию пришла заметка того же автора всего на трех страницах. Теперь-то мы знаем, что в них таилась разрушительная сила атомной бомбы и созидательная сила атомной энергетики…
Прошло 40 лет, и степь в штате Нью-Мексико потряс взрыв атомной бомбы. Эйнштейн не принимал участия в ее создании. Но он обращал внимание президента Рузвельта на то, что нацисты пытаются изготовить такую бомбу. Эйнштейн тщетно пытался предотвратить трагедию — использование открытия науки для уничтожения людей. Но политические мотивы оказались для правительства США сильнее. Хиросима и Нагасаки вечно останутся пятнами позора на совести тогдашних правителей Америки.
После фонтанирующего открытиями 1905 года Эйнштейн продолжает интенсивно работать. Он понимает, что сделанное им — только начало. Главное, чему он посвящает силы в последующие годы, — расширение использования принципа относительности. В результате трудов ученого природа сил тяготения, считавшаяся величайшей загадкой природы, была объяснена. Непонятные аномалии движения планет стали простым следствием теории тяготения. Вся механика Ньютона оказалась частным случаем общей теории относительности.
Особенно потрясли воображение ученых два предсказания Эйнштейна. Первое-то, что луч света, этот символ прямолинейности, должен искривляться, проходя вблизи больших масс. Например, вблизи Солнца. Второе — часы должны идти медленнее вблизи больших масс, чем вдали от них.