Книга Думай, как Эйнштейн - Дэниел Смит

К алкоголю Эйнштейн большого интереса не питал, и на вопрос, что он думает о «сухом законе», действовавшем в США с 1920 по 1933 год, он, не задумываясь, ответил: «Сам я не пью, так что мне все равно». Впрочем, несмотря на проблемы со здоровьем, абсолютным трезвенником он не являлся и предпочитал всем остальным алкогольным напиткам вино и коньяк. Но учитывая бурную общественную деятельность, в которую он был вовлечен, привычка лишь слегка отпивать от каждого бокала, который ему предлагали, несомненно, сослужила ему добрую службу.

Мысли масштабно

Как и Сократ, он знал, что мы ничего не знаем.

Макс Борн после смерти Эйнштейна, 1955

Любому человеку меньшего масштаба с меньшим воображением хватило бы славы создателя Специальной теории относительности, чтобы купаться в ее лучах до конца жизни; однако сразу же после обнародования этой революционной теории мозг Эйнштейна на целых два года захватила проблема еще более сложного порядка. Одна из самых примечательных черт его натуры состояла в том, что он не признавал пределов человеческого познания и для своего разума раздвигал любые пределы до поистине безграничных масштабов.

И пока все остальное человечество только начинало свыкаться с откровениями Специальной теории, Эйнштейн уже разбирал ее главные недоработки. В особенности ему не нравилось то, что она рассматривала только обстоятельства движения тел с постоянной скоростью. Более того: теория вселенной Ньютона зиждилась на постулате о том, что сила гравитации распространяется моментально; однако Эйнштейн понимал, что это не так, поскольку доказал, что ничто не способно двигаться быстрее скорости света.

Как мы уже знаем, свой первый гигантский прорыв в сознании он совершил путем умозрительного эксперимента, представив, что испытывает человек, находящийся в свободно падающем лифте. Однако ему потребовалось еще восемь труднейших лет для завершения Общей теории, над которой он корпел, по его же словам, «до полного изнеможения».

Одна из главных проблем, с которой он столкнулся, заключалась в том, что его теория нуждалась в математике нового типа. Для начала ему понадобилась форма геометрии, которая выходила бы за рамки эвклидовой – той, что большинство из нас изучало в школе. Хотя и безупречная для описания трехмерного мира, геометрия Эвклида совершенно не подходила для работы, на которую замахнулся Эйнштейн. И он решил обратиться к своему старому однокашнику по Цюрихскому университету (а на тот момент – уже профессору описательной геометрии) Марселю Гроссману. «Ты просто обязан помочь мне, – взмолился перед другом Эйнштейн, – иначе я сойду с ума». И не прогадал. Гроссман превзошел самого себя, проведя его через дебри высшей математики к неэвклидовым вычислениям Бернхарда Римана, разработавшего систему определения расстояний между точками в пространстве вне зависимости от степени его искажения. А дифференциальное исчисление итальянца Греорио Риччи-Курбастро сыграло решающую роль в разработке новых тензоров (математических конструкций высокой сложности, которыми пользуются в многомерном пространстве).

К концу 1915 года Эйнштейн пришел к убеждению, что принципиально улучшил свою теорию и заполучил все математические инструменты для ее подтверждения. Уложив эти разработки в серию из четырех лекций, он вывел то, что сам же назвал «ценнейшим открытием своей жизни». Четыре года спустя было добыто первое поддающееся наблюдению доказательство его постулатов – и человек, уже известный среди современных ученых, в одночасье стал знаменитостью даже для тех, кто ничего в науке не смыслит.

Да, его имя теперь знали все, хотя подавляющее большинство населения планеты было не в состоянии понять даже общего смысла его открытия. Смущение от непонимания Общей теории относительно метко обобщил Хаим Вейцман во время их совместного турне по США в 1921 году: «Пока мы пересекали океан на пути к вам, – сухо заметил он, – Эйнштейн объяснял мне свою теорию каждый день, и теперь, когда мы здесь, я абсолютно уверен, что сам он ее понимает».

Но несмотря на то, что научно-математическая сторона теории была слишком сложной для большинства – основные выводы, к которым она приводила, оказались вполне доступны для обычного образованного человека. И Эйнштейн с его талантом популяризатора отлично это понимал. Вот что сообщил он в том же году об относительности журналу «Times»:

Человек практический может не беспокоиться, ибо ему это не пригодится… С философской же точки зрения относительность важна, поскольку изменяет концепцию пространства-времени, необходимую для умозрительных догадок и рассуждений.

Временами и сам Эйнштейн находил свою теорию (или, по крайней мере, бурю вопросов и повышенного внимания, которые она поднимала) – обременительной. Через шесть лет после ее публикации он написал жене Эльзе: «Я уже сыт по горло всей этой относительностью! Даже она может поистрепаться, если заниматься ею слишком усердно». Хотя было бы наивно надеяться, что столь грандиозное достижение не отразится на всей его дальнейшей жизни. В конце концов, никто никогда не утверждал, что мыслить масштабно – занятие безопасное.

Ведь что ни говори, а Эйнштейн захотел углубиться в «гармонию космоса» – и это ему удалось. В статье «Что такое относительность», опубликованной «Times» в 1919 году, говоря об этой теории и Исааке Ньютоне, он подвел некий итог: «Его яркие и масштабные идеи сохранят свою уникальную значимость навечно, послужив основой для всей новейшей структуры наших концепций в области натурфилософии». Слова, достойные самых громких аплодисментов.

Общая теория относительности

По сравнению с этой задачей исходная теория относительности – детская забава.

Альберт Эйнштейн, 1912

Когда очередной журналист попросил Эйнштейна выразить суть Общей теории в одном-единственном предложении (а подобной просьбой журналисты донимали его практически везде), он ответил: «Всю свою жизнь я пытаюсь сделать это в одной книге. А он хочет, чтобы я сделал это в одном предложении!» Однако его продолжали упрашивать, и он сформулировал это так: «С точки зрения физики, это теория пространства и времени, приводящая к теории гравитации». Неплохое, надо сказать, обобщение в столь вынужденных обстоятельствах.

К 1907 году Эйнштейн начал всерьез задумываться о недостатках Специальной теории. И теперь фокусировал все внимание на законных общих и универсальных, а не на тех, что применимы только при специальных условиях. Как уже упомянуто выше, он размышлял над ситуацией с человеком, который находится в свободно падающем лифте. И озарение наконец посетило его. Вот как он рассказал об этом на лекции в Японии в 1922 году:

Я сидел в патентном бюро в Берне и вдруг подумал: «Если человек находится в состоянии свободного падения, он не чувствует собственного веса». Я изумился. Эта простая мысль произвела на меня глубокое впечатление. И подтолкнула к разработке теории гравитации.

Представим человека в лифте, падающем на землю. Внутри лифта он должен парить свободно, и если снимет с руки часы – те точно так же воспарят рядом с ним. Человеку будет казаться, что он находится в невесомости. И наоборот: если бы лифт несся в космосе безо всякой земной гравитации, но с ускорением – человека внутри него прижимало бы к полу так, словно на него действует гравитация. Традиционно гравитация и ускорение считались не связанными друг с другом явлениями, хотя оба рассматривались относительно массы тела. Но гений Эйнштейна смог осознать, что гравитационная масса эквивалентна инертной массе – и эта идея получила название «принцип эквивалентности». Благодаря этому выводу Эйнштейн получил в распоряжение все инструменты для расширения своей Специальной теории таким образом, чтобы она распространялась и на системы ускорения, а не только на ситуации с постоянной скоростью.