Максим Гуреев - Альберт Эйнштейн. Теория всего

Во второй главе, «Упадок механистического воззрения», ученый приходит к выводу, что физика, являясь абсолютно живым организмом, не стоит на месте, она развивается вместе с человеческой мыслью. Следовательно, наука выдвигает все новые и новые проблемы, ответить на которые исходя из старых, классических понятий уже невозможно.

Эйнштейн пишет: «Современная физика атаковала все эти проблемы и разрешила их. Но в борьбе за эти решения возникли новые и более глубокие проблемы. Наши знания теперь шире и глубже, чем знания физика XIX столетия, но таковы же и наши сомнения, и трудности».

Классическая механика, берущая начало от Аристотеля, Галилея и Ньютона, оказывается заложницей механистических воззрений на мир, что значительно сужает поле ее деятельности и применения. Следовательно, утверждает ученый, «мы должны отказаться от этого пути, стало быть, должны отказаться и от механистических воззрений».

Пожалуй, именно третья глава книги «Эволюция физики» – «Поле и относительность» – становится ключевой. Это тот самый момент, когда воображаемый Шерлок Холмс приступает к окончательному выстраиванию своей теории, полностью подготовив для нее место.

«Во второй половине XIX столетия в физику были введены новые и революционные идеи; они открыли путь к новому философскому взгляду, отличающемуся от механистического. Результаты работ Фарадея, Максвелла и Герца привели к развитию современной физики, к созданию новых понятий, образующих новую картину мира.

Наша задача сейчас – описать переворот, произведенный в науке этими новыми понятиями, и показать, как они постепенно приобрели ясность и силу. Мы постараемся построить линию развития логически, не очень заботясь о хронологическом порядке», – Эйнштейн сразу вводит читателя в курс дела, сразу предупреждает его, что выводы, сделанные на этих страницах, будут революционными и во многом обескураживающими.

Начиная разговор об эфире как о своеобразной дани, которую некоторые ученые нового времени отдают механистическому взгляду на мир, Альберт Эйнштейн выдвигает и развивает понятие поля.

«В физике появилось новое понятие, самое важное достижение со времени Ньютона – поле. Потребовалось большое научное воображение, чтобы уяснить себе, что не заряды и не частицы, а поле в пространстве между зарядами и частицами существенно для описания физических явлений. Понятие поля оказывается весьма удачным и приводит к формулированию уравнений Максвелла, описывающих структуру электромагнитного поля, управляющего электрическими, равно как и оптическими, явлениями.

Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречия и непоследовательность старых теорий вынуждают нас приписывать новые свойства пространственно-временному континууму, этой арене, на которой разыгрываются все события нашего физического мира.

Теория относительности развивается в два этапа. Первый этап приводит к так называемой специальной теории относительности, применяемой только к инерциальным системам координат, то есть к системам, в которых справедлив закон инерции, как он был сформулирован Ньютоном. Специальная теория относительности основывается на двух фундаментальных положениях: физические законы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга; скорость света всегда имеет одно и то же значение. Из этих положений, полностью подтвержденных экспериментом, выведены свойства движущихся масштабов и часов, изменения их длины и ритма, зависящие от скорости. Теория относительности изменяет законы механики. Старые законы несправедливы, если скорость движущейся частицы приближается к скорости света. Новые законы движения тела, сформулированные теорией относительности, блестяще подтверждаются экспериментом. Дальнейшее следствие теории относительности (специальной) есть связь между массой и энергией. Масса – это энергия, а энергия имеет массу. Оба закона сохранения – закон сохранения массы и закон сохранения энергии – объединяются теорией относительности в один закон, в закон сохранения массы-энергии.

Общая теория относительности дает еще более глубокий анализ пространственно-временного континуума. Справедливость теории относительности больше не ограничивается инерциальными системами отсчета. Теория берется за проблему тяготения и формулирует новые структурные законы для поля тяготения. Она заставляет нас проанализировать роль, которую играет геометрия в описании физического мира. Эквивалентность тяжелой и инертной масс она рассматривает как существенный, а не просто случайный факт, каким та была в классической механике. Экспериментальные следствия общей теории относительности лишь слегка отличаются от следствий классической механики. Они выдерживают экспериментальную проверку всюду, где возможно сравнение. Но сила теории заключается в ее внутренней согласованности и простоте ее основных положений.

Теория относительности подчеркивает важность понятия поля в физике. Но нам еще не удалось сформулировать чистую физику поля. В настоящее время мы должны еще предполагать существование и поля, и вещества».

Столь пространная цитата не кажется нам чрезмерной, потому что именно в ней ученый подводит своего читателя к вершине своих умозаключений, что уже само по себе удивительно, но и в то же время драматично. Драматично потому, что далеко не всем удалось проследить за ходом мысли исследователя, а следовательно, это трудное восхождение придется повторять снова и снова, пока не произойдет корреляция, взаимное соответствие мыслительных усилий говорящего и слушающего.

В последней главе книги, «Кванты», Альберт Эйнштейн предлагает своему читателю пойти еще дальше, отказаться не только от механистического восприятия мира, но и расширить взгляд на теорию относительности. В этом смысле ученый не щадит и самого себя, ведь наука и познание не стоят на месте, следовательно, и он, открыватель новейших законов, должен постоянно двигаться вперед.

Читаем в «Эволюции физики»: «Богатое разнообразие фактов в области атомных явлений опять вынуждает нас изобретать новые физические понятия. Вещество обладает зернистой структурой; оно состоит из элементарных частиц – элементарных квантов вещества. Зернистую структуру имеет электрический заряд, и, что самое важное с точки зрения квантовой теории, зернистую структуру имеет и энергия. Фотоны – это кванты энергии, из которых состоит свет.

Советское издание книги «Эволюция физики».