Книга Пространство - это вопрос времени. Эйнштейн. Теория относительности - Давид Бланко Ласерна

Он осознавал, что с годами его способности слабели, и сосредоточился на «геометризации» физики. Наука стала самой первой и самой долгой страстью Эйнштейна, привлекавшей его до конца дней. Каждое утро ученый входил в свой кабинет в Принстоне с набросками новых уравнений, сделанными накануне ночью.

Вечером 13 апреля 1955 года Альберт Эйнштейн почувствовал внезапный упадок сил. Аневризма брюшной аорты угрожала его здоровью в течение семи лет, и теперь сосуд не выдержал, произошло внутреннее кровоизлияние.. Несмотря на сильные боли, ученый отказался от операции: «Я хочу уйти тогда, когда придет время. Продлевать жизнь искусственно мне кажется дурным тоном. Свою задачу на земле я выполнил. Пришел мой час, и я уйду достойно». В пятницу его убедили поехать в принстонский госпиталь, чтобы хотя бы снять болевой синдром. Через некоторое время организм ученого сдался окончательно.

Ганс Альберт, старший сын Эйнштейна, преподаватель гидравлики в Университете Беркли, пересек всю страну, чтобы увидеть отца. Их отношения в течение жизни были разными, однако после воссоединения в США все недоразумения остались позади. Рана, нанесенная Гансу Альберту разводом родителей, зажила, хотя шрам на ее месте остался. Проститься с младщим сыном Эйнштейну не удалось. Когда Эдуарду было 20 лет, врачи поставили ему диагноз «шизофрения», и отец- ученый был уверен, что потерял сына навсегда. Он беспокоился за юношу, проходившего лечение в швейцарской клинике, справлялся о нем у родственников и друзей, но так и не смог наладить контакт с ним.

Для человека, побежденного возрастом, смерть является избавлением. Именно это я ощущаю со всей ясностью – теперь, когда сам я состарился и перестал считать смерть старым долгом, который в конце концов придется заплатить.

Из письма Эйнштейна к Герхарду Фанкхаузеру, профессору биологии принстонского университета

У Эйнштейна была «аллергия» на торжественность и пышность, и он не захотел стать главным героем похоронной церемонии. По его воле тело было кремировано, а пепел развеян по ветру. Перед смертью он в последний раз невольно посмеялся над всеми: свои последние слова он прошептал ночной медсестре по-немецки, и та не поняла ни единого слова и не сохранила их для истории.

Альберт Эйнштейн умер на рассвете 18 апреля 1955 года.

Рядом с ним нашли листки с обрывками уравнений, которые он успел нацарапать карандашом.

Наука после Эйнштейна

Постулаты теории относительности стали неотъемлемой частью всех отраслей физики. Она смогла примириться даже с квантовой механикой. Более того, в союзе с ней было предсказано существование таких явлений, как позитроны (братья- близнецы нейтронов с положительным зарядом), вскоре обнаруженные в космическом излучении. Как мы видели, после открытия формулы Е = mc² ядерная физика испытала резкий подъем. Ранее косвенное подтверждение эквивалентности массы и энергии было получено в 1932 году при изучении распада ядра лития при бомбардировке протонами. В 2005 году уравнение Эйнштейна было подвергнуто строгой проверке. В ходе одного из опытов один из самых обыкновенных изотопов серы ( 32S) подвергся нейтронной бомбардировке. В результате образовался другой устойчивый изотоп ( 33S) в возбужденном состоянии, который при переходе обратно в состояние равновесия испустил фотон высоких энергий (γ). Уравнение этой реакции выглядит как: n + 32S -» 33S + γ. Рассчитав соотношение масс до и после реакции с учетом энергии фотона, исследователи подтвердили формулу Е = mc² с точностью до 0,00004 %.

Замедление времени, увеличение массы и пространственное сжатие сегодня являются обычными явлениями в работе ускорителя заряженных частиц. Этот аппарат поглощает такое количество электричества, что его хватило бы на целый город. При этом высвобождаются огромные объемы энергии, которая превращается в тяжелые частицы – такие нестабильные, что они едва проживают одну миллионную долю секунды.

По сей день общая теория относительности остается самой успешной теорией гравитации, однако это взаимодействие невозможно долго держать в стороне от родственных ей теорий электромагнитного взаимодействия, сильного и слабого ядерных взаимодействий, которые уживаются под крылом квантовой теории поля – счастливого союза специальной теории относительности и квантовой механики. Объединение всех четырех сил в рамках одной концепции – «теории всего», или «окончательной теории» – стало навязчивой идей современных физиков. И самыми перспективными исследованиями в свете этого желания кажутся различные теории струн, рисующие картину мира с дополнительными измерениями. Если эти исследования в конце концов себя оправдают, наше представление о принципе относительности значительно изменится.

Принцип относительности управляет звездами и галактиками, квантовой механикой, атомами и кварками. Предполагается, что точка, в которой совпадают эти области, порождая весь спектр разнообразных необычных явлений, соответствует так называемой планковской длине – около 10-35 м. Речь идет о расстоянии столь малом, что его невозможно себе представить, оно примерно равно диаметру спирали ДНК. Для того чтобы узнать, что происходит в этом масштабе, необходима энергия порядка 1016 ТэВ (около 500 кВт ч).

Эйнштейн в свой 70-й день рождения в окружении детей- беженцев.

Обложка журнала Time за декабрь 1999 года. В этом выпуске Эйнштейн был назван величайшим мыслителем XX века.

В газете объявляется о смерти Эйнштейна.

Большой адронный коллайдер в Женеве (ЦЕРН), самый мощный ускоритель частиц в мире, работает с энергиями до 7 ТэВ.

Возможно, что в планковской шкале пространство-время перестанет быть непрерывным и раздробится, а его квантовая природа вызовет нарушение релятивистских законов. Вероятно, что в столь малых масштабах частицы смогли бы проявить свою струнную структуру, а гравитация отразилась бы в других взаимодействиях. Однако сегодня эта область недоступна нашим возможностям, и это положение сохранится еще не один год. Впрочем, физики не сдаются на милость будущего и продолжают вглядываться в окружающее нас пространство в поисках малейшего знака, способного выдать секреты архитектуры глубинных уровней бытия.

На волне

В 1918 году Эйнштейн, чтобы отвлечься от желудочного недомогания, задумался о вопросе, к которому уже подходили в свое время Лоренц и Пуанкаре, – существовании гравитационных волн. Отклонение в одной точке электромагнитного поля сообщается остальным точкам с помощью электромагнитных волн. Произойдет ли то же самое с геометрической деформацией зоны пространства-времени (изменение в распределении масс)? Гравитационные волны, если они существуют, практически не взаимодействуют с материей. В отличие от света, который воздействует на электрические заряды, эти волны задействовали бы массы. По словам швейцарского физика Даниеля Сигга, поддающиеся наблюдению эффекты малы «не потому, что испускаемая энергия невелика, – наоборот, она огромна, – а потому, что пространство-время является жесткой средой». Электромагнитное излучение разлетается в пространстве, но в случае гравитационных волн вибрацию испытала бы сама пространственно-временная ткань. Считается, что постепенное уменьшение периода вращения двух нейтронных звезд, движущихся одна вокруг другой в созвездии Орла, может быть косвенным доказательством существования волн. Если искажение пространственно-временной ткани и передается в форме гравитационных волн, мы пока не в состоянии их измерить. Однако этот факт привел бы к таким потерям энергии, которые заставили бы звезды сблизиться, – что и наблюдается. Прогнозируемая с помощью волновой теории эволюция системы совпадаете наблюдениями астрономов.