Дэвид Боданис - Самая большая ошибка Эйнштейна

Скептицизм Майи выражался в остроумных подначках, а ее брата эта семейная черта побуждала усомниться во всем, что он узнавал, – будь то в мюнхенской школе, или в цюрихском Политехникуме, или в ходе самостоятельного чтения научных работ. Скептицизм очень полезен при опровержении научных основ; присущий Эйнштейну мятежный дух тоже пригодился.

По мере того как продвигалась вперед его невероятная работа 1905 года, Эйнштейн начал всерьез задумываться, не связаны ли друг с другом те два царства, которые его викторианские предшественники полагали совершенно отдельными друг от друга. В то время преобладала точка зрения, которую ему в детстве растолковывали отец, дядя и друзья семьи, а в юности вдалбливали в Цюрихе: Вселенная делится на две части. Существует область энергии, которую ученые условились обозначать буквой Е, от слова energy. И существует область материи (или, точнее, массы) – ее символизирует буква М, от слова mass, масса.

До Эйнштейна ученые полагали, что весь мир словно разделен на два громадных города, каждый из которых накрыт непроницаемым куполом. Внутри города Е обитает энергия, там мерцают языки пламени, ревут ветра и т. п. Другой накрытый куполом город расположен вдали от первого и существует отдельно от него. Это страна М, то есть царство массы. И в ней пребывают горы, локомотивы и все прочие тяжелые и весомые штуки, которые имеются в нашем мире.

В Эйнштейне крепла уверенность: есть способ объединить эти два мира. Господь (в которого он, впрочем, не очень-то верил) не имел никаких причин произвольно прекратить создание Вселенной после того, как появились эти две ее части. Если в созданном заключался хоть какой-то смысл, Он непременно пошел бы дальше, сотворив более глубокое единство, и все, что мы наблюдаем в мире, стало бы лишь различными проявлениями этого единства.

Часто говорят, что наука обедняет небеса, лишая их мистических сил и существ, давая нам мир, для объяснения которого достаточно лишь холодного рассудка. Но Эйнштейну довелось изучать историю науки, и он знал, что не одинок в своем ощущении «существования чего-то еще». Ньютон тоже намекал в своих трудах, что прозревает в открытых им законах намерения Бога.

Ньютон захватил и XVII, и XVIII век. Он не видел никаких различий между своими исследованиями в области, которую мы называем физикой, и в областях, которые нам теперь кажутся совершенно отдельными от нее, – в теологии и библеистике. Великий англичанин полагал, что в Библии скрыты истины, заповеданные Богом, и это помогало ему поверить, что и Вселенная содержит скрытые истины, заповеданные Им же.

С течением времени большинство ученых стало рассматривать религиозные гипотезы Ньютона просто как часть детства науки, как своего рода строительные леса, которые, вероятно, поначалу и были нужны, но с возмужанием науки их смело можно убрать, позволив машине научного исследования работать самостоятельно, без всяких религиозных подпорок. Постепенно возобладало представление о Вселенной как о часовом механизме, детали которого сложнейшим образом взаимосвязаны. Может быть, в самом начале этот механизм и завел Бог, но с тех пор часы эти работают совершенно самостоятельно, и всякая потребность в Божественном присутствии (или «гипотезе Бога») все больше ослабевает, уходя в прошлое. К ученым XVIII и особенно XIX столетий, чувствовавшим что-то иное, относились как к наивным мечтателям, в юности впитавшим архаические идеи. Возможно, эти специалисты и внесли немалый вклад в науку, но поскольку их верования явно не могли повлиять на их расчеты, их, эти верования, очевидно, не следовало принимать во внимание.

Эйнштейну такой подход не нравился. Как он однажды заметил, для ученых высочайшего уровня наука стоит выше религии и даже заменяет ее: «[Их] религиозное чувство принимает форму изумления перед гармонией законов природы, отражающей ум, который настолько превосходит наш, что по сравнению с ним все систематическое мышление и все действия человеческого существа – лишь жалкое подобие этого божественного разумения». Тот, кто лишен этого чувства восхищения, «все равно что мертв, и взор его замутнен». Ньютон показал: наша Вселенная организована благодаря законам таким же лаконичным, как и Божественные предписания, изложенные в Библии. Двадцатишестилетний Эйнштейн готов проделать то же, что и Ньютон: он сформулирует краткие и всеобъемлющие закономерности мироздания. Как он их понимает.

Что, если Вселенная все-таки не разделена на две независимые составляющие? Что, если (воспользуемся образом, приведенным выше) два города, под своими куполами, не пребывают в полной изоляции, на отдельных участках гигантского континента, а соединены между собой потайным ходом, через который то, что имеется в одном городе, может проходить, обретая иную форму, в другой город? Как если бы мы представили себе, что энергия – скажем, пламя, гложущее полено, – по своей природе не отличается от дерева, из которого это полено состоит, то есть от материи. И что древесина может, так сказать, взорваться, обратившись в пламя, или же, наоборот, огонь можно сжать, вновь обратив его в древесину. Иными словами, это означает, что энергия способна превратиться в массу, а масса – в энергию. То есть Е может стать M, а M может стать Е.

Идея о том, что энергия и масса – одно и то же, пока еще не была вполне ясна Эйнштейну. Но летом 1905 года, завершая другие свои работы, он пошел дальше. Представление о взаимо связи энергии и массы (о туннеле, соединяющем город Е и город М) как раз и легло в основу последней статьи той эйнштейновской серии 1905 года. Но перед обнародованием столь радикальной теории следовало ответить на вопрос: как этот туннель между М и Е действует в нашем реальном мире? Может, он непосредственно передает всякие штуки взад-вперед? Или каким-то образом увеличивает их, когда они движутся в одном направлении, и сжимает, когда они движутся в обратную сторону? Первый случай вызывает в воображении мир, где есть лишь два города (скажем, Мюнхен и Эдинбург), между которыми проложен тайный ход, и по нему люди снуют туда-сюда, не меняясь в размерах: они прибывают в пункт назначения, таинственным образом обретя способность говорить на местном языке. Во втором же случае обитатели каждого города меняются в размерах, прибывая в другой: чем-то это напоминает Алису в Стране Чудес. Но жители какого города будут уменьшаться в ходе путешествия, а какого – расти?

Эйнштейн выяснил это в конце лета 1905 года. Как он показал, Вселенная устроена так, чтобы нам казалось, будто объекты в Городе массы расширяются при трансформации в энергию. В нашем примере с Мюнхеном и Эдинбургом рыхлые бюргеры города М будут попадать в трансформационный туннель, обладая обычными размерами тучных пассажиров, но затем, окончив свое удивительное путешествие в Эдинбурге, они выйдут из туннеля как невероятно огромные «энергетические существа» ростом в сотни футов, эдакие ходячие небоскребы, способные одним махом перешагнуть полгорода. А если эдинбуржцы летят по туннелю в Мюнхен, они сжимаются, так что когда эти изумленные съежившиеся пассажиры вынырнут в Мюнхене, они будут меньше, чем мельчайшие фрагменты свиных сарделек высокой плотности, которыми искушают прохожих уличные торговцы.