Книга Эйнштейн - Лоран Сексик

Но настоящий шок Эйнштейн испытал, познакомившись с работами Макса Планка. Ученый из Прусской академии наук, несомненно, стал человеком, больше всего повлиявшим на научную жизнь Эйнштейна, даже изменившим его судьбу. Уже в 1900 году Планк, будущий президент Прусской академии наук, перевернул представления о свете. Планк отказался от механистической концепции света и выдвинул постулат о его электромагнитной природе. Сидя в своем экспертном бюро в Берне, Эйнштейн повстречал своего учителя.

Так вот, с 1902 по 1904 год (год своего 25-летия) Эйнштейн прочел всё, что было написано о природе света: самые древние, самые классические версии физики частиц, новые гипотезы об электромагнитных волнах. Он изучил исследования о распространении и скорости света, погрузился в новые гипотезы о гравитационном поле, о силах притяжения, о взаимодействии между электронами и их средой, о новом месте, которое может занимать время в формулах движения. Он увидел, что у евклидовой геометрии есть пределы. Дошел до границ знаний, заложенных Ньютоном. Потом открыл для себя других ученых, высказывавших сомнения по поводу ньютоновской физики, приводивших другие формулы, выдвигавших более сложные гипотезы. Эйнштейн прочел Маха, считавшего, что инерция зависит от взаимодействия масс. Прочел Планка и его труды о свете. Он много работал. Как и другие, включившись в брожение умов, которым было отмечено обновление физики в начале XX века. Но, возможно, гораздо чаще, чем другие, Эйнштейн выходил из своей лаборатории, оглядывался вокруг. Смотрел на проходящие поезда. Наблюдал за солнцем, созерцал планеты. Его ум постоянно бодрствовал, устремляясь к звездам. Эйнштейн играл с предметами, системами, концепциями. Когда какой-нибудь теоретик останавливался, достигнув предела своей системы, или сворачивал с пути доказательства, потому что его было невозможно провести при помощи существующих математических инструментов, Эйнштейн продолжал идти вперед. Развивал рассуждение, искал доказательство от абсурда, размышлял. Что произойдет, если его базовый постулат окажется верен? Если все исследователи теоретизировали, Эйнштейн фантазировал, спорил, играл. В его представлении, у Вселенной нет границ. Ум не знает преград. Мысленно можно отправиться в самые дальние пределы Вселенной, за пределы человеческого понимания, к самой сути парадокса. Сокровище законов мироздания таится в глубинах человеческого мозга — надо только копнуть поглубже, покопаться в мыслях, проявить упорство. В этих мыслях отразится мир, откроются по очереди все его секреты. Его научный ум находил опору в духе авантюриста. Эйнштейн ничего не боялся и во всем сомневался. Эйнштейн не только гениальный ученый — это художник. И как все художники, он хотел достать с неба звезды и чувствовал, что в силах это сделать.

Расширение поля исследования — особенность эйнштейновского гения. Этот человек хочет исследовать всё — всё понять, всё объяснить. Им руководят некое вещее чувство и любовь к экспериментам. Интуитивное мышление предваряет логическое построение его открытий. Подкрепление математическими символами следует только потом. Сначала создать образ реальности, потом построить геометрическую теорию, которая может ей соответствовать. Прежде всего — быть проще, исходить от очевидного. Эйнштейн обладал почти мистической силой восхищения, связанной с наблюдением. Он выстраивал концепцию на предчувствии. Потом искажал общепринятые истины, чтобы сделать из этой концепции новый закон. Он утверждал: «Всякое знание реальности происходит из опыта и к нему же приводит».

Что говорит Ньютон? Пространство абсолютно? Движение тела определено пространством, в котором оно перемещается? Траектория движущегося тела может быть абсолютно известна? Что делает Эйнштейн? Эйнштейн обожает воображаемые опыты. Эйнштейн мысленно садится в поезд. Поезд набирает скорость. Эйнштейн бросает в окно камень. Другая его ипостась в это время сидит на насыпи и наблюдает за падающим камнем. Какова его траектория? Ее не существует. Вернее, не существует какой-то одной траектории, их бесконечно много. Для человека в поезде камень падает вертикально. Для наблюдателя на насыпи он описывает параболу. Не существует абсолютной траектории, вписывающейся в некую систему, некое абсолютное пространство. Существует лишь некая траектория — прямая или параболическая, — вписывающаяся в систему отсчета. Поезд, насыпь… Определение траектории относительно этой системы. Движение относительно. Пространство относительно.

Не существует одной траектории. Но можно ли говорить о положении камня? Как определить его? С помощью одного лишь пространства — нельзя. Трех измерений недостаточно. Где находится камень? Надо задать себе вопрос «когда», вопрос момента t. Чтобы определить его положение, надо добавить четвертое измерение — время. Мы не живем в пространстве, мы не перемещаемся во времени. Мы живем в пространстве — времени. Третье измерение похоронено. Добро пожаловать в четвертое измерение!

Пространство не абсолютно. А расстояние? Эйнштейн снова садится в поезд. Хочет измерить расстояние между двумя точками движущегося поезда. Детская забава. Он берет линейку (воображаемую) и отмечает размер. А если ту же самую величину захочет узнать человек, сидящий на насыпи? Длина в поезде, измеренная как расстояние, преодоленное за определенное время, при прохождении через каждую точку, различна в зависимости от скорости! Понятие пространственного расстояния относительно! У поезда нет определенной длины! Она зависит от наблюдателя! Понятие расстояния относительно.

Но время, время-то абсолютно? Можно ли назвать два явления одновременными? По вагонам! Один наблюдатель находится в поезде (назовем его твердым ориентиром), другой сидит на насыпи, глядя на проходящий поезд. Вспыхивают две молнии, назовем их А и В, их лучи соединяются в срединной точке М расстояния между ними, если смотреть с насыпи. Для человека, сидящего на насыпи, молнии А и В? вспыхивают одновременно. Человек в поезде, который, как и поезд, движется по направлению к В увидит молнию В раньше молнии А. Для него (в его системе отсчета) одновременности нет. Абсолютного времени не существует. Время относительно к системе отсчета.

Эйнштейн смотрит, как идет время. Наблюдает за ходом часов, покоящихся в системе отсчета К, и за ходом часов в системе отсчета К', перемещающейся со скоростью v по отношению к К. Он изучает время, разделяющее два такта движущихся часов, если замерять его из покоящейся системы. Для этой цели он использует преобразования Лоренца, которые берут за время первого такта t = 0. На втором такте

где v — скорость системы К' и с — скорость света. Если рассчитывать его из системы К, время между двумя последовательными тактами будет равняться не одной секунде, а

то есть немного больше. Значит, движущиеся часы ходят медленнее, чем покоящиеся! Скорость увеличивает время! Время может растягиваться, как пространство. Возможно, во времени можно будет путешествовать точно так же, как в пространстве? Вот до чего относительность может вскружить голову и околдовать ум!