Дэвид Боданис - Самая большая ошибка Эйнштейна

Насколько сильно меняются жители каждого города при таком преображении? Решая эту задачу, Эйнштейн применил совершенно невиданный подход, который пришел ему в голову в тот же удивительный год: идея столь же неожиданная, как, например, гениальный шахматный ход. Мы привыкли думать, что если мы сидим в припаркованном автомобиле и включаем передние фары, их лучи будут двигаться с определенной скоростью, и если мы затем начнем движение и достигнем, к примеру, 90 километров в час, лучи света будут двигаться быстрее на те же 90 километров в час.

Однако, исходя из некоторых глубинных принципов, Эйнштейн пришел к выводу, что это не так. Путем еще кое-каких изобретательных выкладок он сумел показать, что энергия и масса превращаются друг в друга и что это, в сущности, просто два обозначения одной и той же штуки.

К тому времени ученые уже давно выяснили, что скорость света очень велика. Она составляет примерно 670 миллионов миль в час [около 300 тысяч километров в секунду]: этого вполне достаточно, чтобы сигнал, посланный с Земли, достиг Луны менее чем за 2 секунды, а всю Солнечную систему пересек за какие-то часы. Эту величину (670 миллионов миль в час, или 300 тысяч километров в секунду) обозначили буквой c , от латинского слова celeritas («быстрота»).

Если массу, путешествующую по туннелю, просто умножить на эту большую величину, такая масса даст колоссальное количество энергии. Но расчеты Эйнштейна показали, что даже этого недостаточно. Возведите с в квадрат, и вы получите (если исходили из скорости, выраженной в милях в час) примерно 449 000 000 000 000 000 000. Вот во сколько раз любой клочок массы будет увеличиваться, превращаясь в энергию. Итак, масса способна становиться энергией, порождая при этом невероятно огромные количества этой самой энергии. Огромное число c ² точно показывает, каково это изменение. Короче говоря, Е = mc ².

Почти все время энергия, присущая массе, остается скрытой, поскольку почти все вещества на Земле весьма малоподвижны. Энергия, которая таится внутри обычного камня или металла, подобна (Эйнштейн часто обращался к этому сравнению) огромной груде монет, которые хранит у себя богач-скряга: они способны оказать очень большое воздействие, если пустить их в дело, но деньги эти держат в запертом подвале, и окружающему миру они не видны. Впрочем, уже в 1905 году некоторые специалисты нащупывали пути к тому, чтобы выпустить кое-что наружу.

В Париже Мария и Пьер Кюри прославились благодаря своим опытам, в ходе которых они обнаружили радиоактивность: из крупиц радиевой породы неустанно сочится тепло – час за часом, день за днем, год за годом. При этом сама радиевая руда с виду совершенно не менялась, хотя теперь-то мы понимаем, что вся эта энергия излучалась благодаря трансформации весьма небольшого количества атомов: при умножении на величину c ² (449 и пятнадцать нулей, если выражать скорость света в милях в час, или 9 с десятью нулями, если выражать скорость света в километрах в секунду) возникает заметное тепловое излучение. Эйнштейн, конечно, слышал о работах супругов Кюри. В конце своей финальной статьи 1905 года (будучи еще достаточно скромным, дабы понимать, что всякая великая идея нуждается в каких-никаких доказательствах) он предположил: «Не исключено, что окажется возможным проверить эту теорию на материалах, чье энергетическое содержание колеблется в широких пределах: например, на солях радия».

Лето перешло в осень, и Эйнштейн, внеся последние исправления в свою пятую и последнюю статью в этом цикле, отослал ее в немецкий журнал Annalen der Physik . Он понятия не имел, что ждет человечество впереди. Всего 40 лет спустя ученые одной великой страны придумают, как сделать так, чтобы целые унции очищенного урана претерпевали трансформацию согласно его уравнению: каждый грамм массы «усиливался» благодаря огромному множителю с ², «исчезая» как материя и тут же являя себя в виде чистой энергии. В результате энергия, взметнувшаяся над Хиросимой, разрушила весь город, породив пожары, ураганы и вспышку света столь интенсивную, что она достигла даже Луны, после чего, отразившись от нее, снова дошла до Земли. Когда эмигрировавший в США Эйнштейн услышал в 1945 году эту новость по радио, ученый печально сказал своей верной секретарше: если бы он знал, что такое случится, он и пальцем бы не пошевелил, чтобы этому поспособствовать.

Но все это лишь далеко в будущем, а пока молодой физик доволен своей работой. В предпоследней статье, отосланной в Annalen der Physik , он показал основополагающую роль, которую скорость света играет в самых разных идеях и понятиях. Статья вышла в сентябре 1905-го, и изложенные в ней взгляды позже стали называть специальной теорией относительности. Через день после выхода журнала редакция получила его последнюю в этой серии статью – демонстрирующую впечатляющий вывод, основанный на предыдущей статье: масса и энергия могут превращаться друг в друга. Это следствие специальной теории относительности опубликовали 21 ноября 1905 года, и оно стало завершением его annus mirabilis – самого необычайного года и для Эйнштейна, и для всей мировой науки.

За какие-то месяцы 1905 года никому не ведомый 26-летний Эйнштейн опубликовал статьи, которые можно смело отнести к числу наиболее выдающихся во всей истории науки. Он увидел, как четко организован внутренний механизм Вселенной, разглядев невообразимый прежде туннель между массой и энергией, который столь точно описывается уравнением E = mc ². Эти и другие идеи его статей 1905 года постепенно приведут к полному пересмотру царивших тогда представлений обо всем – от действия света до природы пространства и времени. Постепенно осознавая всю значимость этой работы, физики дадут ее автору почувствовать вкус уважения коллег, которого он так жаждал. Но когда осенью 1905-го вышла последняя статья цикла, Эйнштейн мог лишь гадать, что ждет его впереди – и какой большой путь ему еще предстоит пройти.

Да, его уверенность в себе росла, но высокомерия и самодовольства в нем отнюдь не замечалось. Когда ему впервые пришла в голову идея последней статьи (о связи Е и М), он написал одному из друзей: «Идея забавная и очень заманчивая. Впрочем, не знаю, потешается надо мной Господь или же ведет меня по тайной тропе в райский сад».

И еще он безмерно устал: сказывались долгие месяцы изнурительных трудов. Всего перечисленного он добился, по-прежнему работая в своем бюро по 6 дней в неделю, по 8 часов в день. Когда он наконец закончил свой труд, они с Милевой отправились выпить, что случалось у них чрезвычайно редко: Эйнштейн нечасто позволял себе больше одной кружки пива, и обычно они оба просто пили за столом чай или кофе. Их недостаточный опыт в этой сфере демонстрирует сохранившаяся открытка, подписанная ими обоими и несущая в себе следующее откровение: «Увы, мы оба, вдрызг пьяные, валялись под столом».