Альберт Эйнштейн
Шрифт:
Скорость же света во всех случаях остается постоянной.
Разъясняя своим читателям этот последний закон, Эйнштейн отмечал, что двигаться с быстротой света, согласно новой механике, могут только волны (и частицы) самого света. Быстрота всех прочих материальных объектов может лишь неограниченно приближаться к этой скорости, но никогда ее не достигать. (Тело, движущееся со скоростью света, «сплющилось» бы в «блин» с нулевой толщиной — случай, немыслимый в реальности! Время для такого тела остановилось бы вовсе — положение, опять-таки говорящее о недостижимости быстроты света.)
Все эти обстоятельства, к слову сказать, сразу же заставляли вспомнить о воображаемом случае, над которым задумывался в юношеские годы Эйнштейн. Речь идет о фотоаппарате, мчавшемся вслед за световыми лучами с тою же скоростью (относительно Земли), что и свет. Мысленный этот опыт приводил, помнится, к абсурду, и причина, как стало ясно
Действительно, это было так, и великая теория облекла в научную плоть и кровь то, что смутно угадывалось в дни юности ученого.
Оба закона природы — принцип относительности и закон постоянства скорости света — гармонично согласовывались друг с другом, образовав гранитный фундамент теории. Математически это нашло выражение также и в том, что законы электромагнитного поля (уравнения Максвелла) оказались в рамках новой механики, полностью сохраняющими свою форму при любом переходе от одной равномерно перемещающейся «площадки» к другой. Строгое математическое доказательство этого обстоятельства Эйнштейн считал одним из самых важных достижений своей теории…
И в самом деле, это означало, что постулат относительности великого Галилея, осознанный в XVII веке только для механических явлений, оказывался теперь распространенным и на процессы электромагнетизма (а в принципе и на все физические процессы, происходящие в природе).
Повергнув вековые кумиры абсолютного пространства и абсолютного времени, новая механика, таким образом, отнюдь не погрузила картину мира в хаос зыбкой и текуче-неопределенной «относительности». Как уже говорилось, само название «принцип относительности» не вполне удачно в том смысле, что оттесняет главную суть дела, а именно: независимость законов протекания физических событий от состояния движения «площадки». Этот последний момент составлял основное стихийно-материалистическое ядро классической механики Галилея — Ньютона, и этот же аспект приобрел еще большее значение в новой механике Эйнштейна. В рамках этой последней откристаллизовались и впрямь, как будет видно, новые, еще более глубокие и объективно-всеобщие закономерности, поднимающие бесконечное познание на новую, более высокую ступень. В этом смысле теория относительности с равным правом могла быть названа «теорией абсолютности» и так именно, полушутя-полусерьезно, и называл ее иногда в беседах сам Эйнштейн.
Новая механика, как также было ясно, не «отменяла» старую, но включала ее в себя в качестве частного случая (для скоростей, значительно меньших, чем скорость света). Все инженерные и практические расчеты, делаемые на основе классической механики, получали, таким образом, свое законное место. Лишь при убыстрении тел до скоростей, приближающихся к 300 тысячам километров в секунду, — технике пришлось рано или поздно вступить в эту диковинную область! — классически-механические расчеты должны были отпасть, уступив место механике теории относительности, механике Альберта Эйнштейна.
«…Остается несомненным, — записал в 1908 году Ленин, — что механика [22]была снимком с медленных реальных движений, а новая физика есть снимок с гигантски быстрых реальных движений…»
Среди вскрытых этой физикой новых всеобщих закономерностей и связей особый интерес вызвала формула зависимости между массой тела и его скоростью. По мере того как предмет начинает двигаться быстрее, масса его растет, утверждает эта формула. Когда скорость достигает половины быстроты света, прирост еще сравнительно невелик: полпроцента от величины «массы покоя». Но дальше — больше,
Столь диковинное поведение массы, как оказывалось далее, находится в прямой связи с другою, выведенной из новой механики, закономерностью. Речь шла о формуле пропорциональности между массой любого тела и содержащейся в нем полной энергией.
Е = тс 2
Так выглядело это знаменитое и предельно простое соотношение, в котором знаком Еобозначена энергия, т— масса (для состояния относительного покоя), а с 2— постоянный множитель, численно равный квадрату скорости света. Петр Николаевич Лебедев в Москве пятью годами раньше осуществил опыт, из которого вытекала справедливость этой формулы для частного случая массы и энергии света. Эйнштейновская механика распространила ее на все виды материи. О чем говорила эта формула?
Тот факт, что бытие материи немыслимо вне движения и что всякий прирост количественной меры материи должен идти вровень с приростом количественной меры ее движения (и обратно), — эти положения анализировались философским методом диалектического материализма еще задолго до Эйнштейна.
Формула Е = mc 2облекла эти положения в плоть и кровь.
Количественная мера материи в любой ее физической форме — масса — оказалась пропорционально связанной с количественной мерой движения — энергией.
Непредвиденной была тут не столько пропорциональность связи, сколько гигантская величина множителя пропорциональности: 910 20(в системе единиц сантиметр-грамм-секунда). Это значило, что в крупице любого вещества, даже находящегося в состоянии относительного покоя, незримо таится «дремлющая», скрытая энергия, равная двадцати с лишним триллионам калорий на грамм вещества.
Зародыш нового века — века внутриатомной энергии — скрывался в этой формуле.
Специальному ее разбору была посвящена четвертая и последняя из статей Эйнштейна, опубликованных в 1905 году в берлинских «Анналах». Название этой статьи звучало так: «Зависит ли инертность тела от содержания в нем энергии?» Для ее изложений понадобилось только три страницы журнального текста. В дни, когда заканчивалась работа над этой статьей, в открытке, посланной одному из друзей по «веселой академии», Конраду Габихту, он писал: «…Я пришел к выводу, что масса является мерилом всей содержащейся в телах энергии. Заметным образом убыль массы в связи с выделением энергии должна наблюдаться у радия…Утверждение это весьма занятно и подкупающе. Однако вопрос о том, не смеется ли тут надо мной и не водит ли меня за нос господь бог, остается пока открытым…»
Спустя немного времени Вальтер Кауфман в Мюнхене известил о новом подтверждении им закона зависимости массы от скорости на опыте с быстрыми электронами, полученными в трубочке с солью радия.
Это подводило надежную базу и под формулу Е=mc 2— формулу атомной эры.
Глава шестая. Профессор Альберт Эйнштейн
1
Желтая тетрадь «Анналов физики» со статьей «Zur Electrodynamik bewegter K"orper» попала в руки Макса Планка в день, когда он хворал в своей берлинской квартире. Тетрадь принес ассистент, прорвавшийся, невзирая на протесты домашних, к постели больного. Прочтя, Планк сказал, что болеть больше нельзя. Он сел за стол и написал письмо в Берн, где спрашивал Эйнштейна, кто он такой и каков его научный статус. «Предвещаются после Вашей работы, — писал Планк, — такие научные битвы, сравниться с которыми смогут лишь те, что велись когда-то за коперниковское мировоззрение…» Письмо дошло не сразу: Эйнштейн был в эти дни в Сербии, куда выезжал вместе с женой и годовалым сынишкой погостить на родине Милевы Марич. Кроме жениных родственников, были у него в Сербии еще друзья: инженер Миливое Савич с сестрой Еленой, учительница Ружица Дражич — все однокашники и коллеги по Цюриху. С Савичами он бродил по Белграду, потом поехал в деревню на озеро близ Раковице, потом к родителям жены в Нови Сад. Он прикоснулся тогда в первый раз к жизни славянского народа, он оценил сердечность и гостеприимство простых людей этого народа. Звуки деревенских скрипок, мелодии песен показались ему прекрасными и не похожими на все, что он слышал раньше. На обратном пути из Сербии письмо Планка перенесло в совсем другие края…