Альберт Эйнштейн
Шрифт:
Гравитационное поле оказалось, в частности, ответственным за геометрию пространства, в котором перемещаются тела. Движение «по кривым рельсам» реального физического пространства в итоге и есть то, что в течение двух столетий аллегорически описывалось как всемирное тяготение больших и малых тел!
Итак, та же самая объективно-реальная сущность, которая выступает как четырехмерное многообразие «Пространство — Время» в присутствии масс вещества расшифровывается как материя гравитационного поля. Взаимосвязь материи, пространства и времени представала перед физикой с предельной глубиной и конкретностью.
Оставляя на будущее немало нерешенных вопросов (например, о подлинной природе связи между прерывными материальными телами и непрерывностью гравитационного поля), теория
Что такое, например, движение «по инерции» и чем оно отличается от движения под действием «силы тяжести»?
Грань, существовавшая между двумя этими явлениями в старой механике, теряла отныне свое значение. Траектория тела в обоих случаях, как стало ясно, пролегает по естественному, кратчайшему пути, следуя за «изгибами» пространства. Так, твердый шарик, катящийся вдоль прямых или изогнутых стенок в детской игрушке — лабиринте, проделывает тот путь, который «жестко» задан ему строением лабиринта. Прямолинейно-равномерное либо криволинейное ускоренное движение, с этой точки зрения, определяется отсутствием или наличием заметной «кривизны» и в конечном счете законом распределения масс на данном участке «Пространства — Времени».
Загадка одинакового падения всех тел под действием земной тяжести перестает после этого быть загадкой. Ясно, что структура «Пространства — Времени» в непосредственной близости от Земли определяется массой земного шара. Прочие же предметы настолько малы по сравнению с Землей, что не могут осязаемо влиять на геометрию пространства. Это и предопределяет одинаковость ускорения падения тел.
Зародыш эйнштейновской трактовки инерции можно найти в работах Лобачевского. Позднее в довольно отчетливой форме ее развивал в своих трудах по механике Э. Мах. «По мнению Маха, — писал Эйнштейн, — в рамках действительно рациональной теории инерциядолжна, подобно силам, происходить от взаимодействия масс…Мысль Маха нашла свое развитие в общей теории относительности…» Именно эта преемственная связь между разумными физическими соображениями Маха в области основ механики и теорией Эйнштейна и используется — повторяем — демагогически махизмом для создания фальшивого впечатления об «идейной близости» философии Маха и теории относительности.
Подводя первые итоги, можно было сказать, что важнейшим теоретико-познавательным достижением работ 1915–1916 годов было дальнейшее и окончательное устранение из картины мира абсолютного движения и «абсолютно-пустого» пространства со всеми их метафизическими наслоениями.
Но это было не все.
3
Из найденных математических закономерностей не только была выведена формула законг тяготения, но получена формула более точная и всеобъемлющая, чем прежняя. Старый «закон Ньютона» оказался при этом, как всегда, включённым в новый «закон Эйнштейна» на правах первого приближения. Из новой формулы могли быть сделаны предсказания, прогнозы, недоступные для старой. Первый такой прогноз касался движения планет вокруг Солнца. Ньютоновский закон требует, чтобы планеты обращались по эллипсам. Закон Эйнштейна подтверждает это требование, но добавляет к нему медленное вращение самого эллипса в «искривленном» пространстве. Этот эффект должен резче всего проявляться у ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия, где смешение должно составлять 43 секунды дуги за столетие. Фактически подобное смещение давно было замечено астрономами, и необъясненная законом Ньютона его часть составляет 42,6 секунды в столетие!
Второй прогноз давал ответ на известный уже нам вопрос об отклонении звездных световых лучей вблизи Солнца. Смещение видимого положения звезд в зоне полного затмения, вычисленное по закону тяготения Эйнштейна, оказывалось ровно вдвое большим, чем это получалось по закону Ньютона: не 0,87, а 1,75 дуговой секунды! Сюда же присоединялся, наконец, третий прогноз относительно изменения структуры времени (замедления «хода часов») вблизи больших звездных масс и
Точный момент завершения этих открытий может быть установлен из письма Эйнштейна к мюнхенскому теоретику Арнольду Зоммерфельду. Контакт, установившийся между ними, был связан с важной теоретической работой, начатой в эти месяцы Зоммерфельдом. Как показал расчет, смещение осей эллипса, похожее на то, которое вывел Эйнштейн для планеты Меркурий (но в три раза меньшее), должно возникать уже в рамках эйнштейновской механики 1905 года. Там оно получается как простое следствие роста массы в зависимости от скорости и делается заметным лишь при очень высоких скоростях. Но как раз с такими скоростями мчатся по своим орбитам электроны вокруг ядер атомов! (В мире атома эффекты, связанные с тяготением, могут, кроме того, не учитываться вовсе.) Исходя из этих соображений, то есть из частной теории Эйнштейна, Зоммерфельд и смог произвести очень точный — «релятивистский» расчет движения электрона по эллипсам вокруг ядра водородного атома. А это немедленно привело к предсказанию нового эффекта «тонкого строения» спектральных линий водорода, что полностью подтвердилось на опыте. О ходе всех этих работ (завершенных в том же 1915 году и произведших большое впечатление среди физиков) Зоммерфельд и сообщал своему знаменитому коллеге. Казалось, тот должен был быть особенно заинтересован в новом; столь блестящем приложении его теории к миру атома. К крайнему своему изумлению, Зоммерфельд узнал, что мысли коллеги прикованы сейчас к совсем другим, несравненно более диковинным вещам… Письмо, о котором мы начали говорить, было датировано 28 ноября 1915 года.
«В течение последнего месяца, — читаем здесь, — я испытал самый критический период моей жизни и, правду сказать, самый плодотворный… Не только теория Ньютона получилась как первое приближение, но также движение перигелия Меркурия (43" в столетие) и двойная против прежнего цифра отклонения лучей света…»
Это сообщение показалось скептически настроенному Зоммерфельду чем-то невероятным, и он откровенно написал об этом Эйнштейну. Тот ответил открыткой от 8 февраля 1916 года.
«В правильности моей новой теории Вы убедитесь, как только изучите ее. Поэтому я не скажу больше в защиту ее ни одного слова!»
И несколькими днями раньше в письме к Эренфесту:
«Представь себе мою радость, когда движение перигелия Меркурия получилось в точности таким, каким оно должно быть! Целую неделю я был просто вне себя от радостного возбуждения. Теперь это прошло…»
Посягая на абсолютные права закона тяготения Ньютона (так же как он это сделал ранее в отношении основ ньютоновской механики), Эйнштейн не мог не испытать чувства огромного волнения. Он выразил это чувство в строках автобиографии, обращенных к тени великого Ньютона:
«Прости меня, Ньютон! Ты нашел единственно возможный для твоего времени путь, который был доступен человеку величайшей силы мысли, каким был ты… Понятия, созданные тобой, и сейчас еще ведут наше физическое мышление, но сегодня мы уже знаем, что для более глубокого постижения мировых связей мы должны заменить твои понятия другими, более удаленными от сферы непосредственного опыта…»
Говоря об отклонении лучей света в поле тяготения, приходилось вспомнить немедленно и о том конфликте, который возникает, как уже говорилось, между законом постоянства скорости света, лежащим в основе теории относительности, и фактом ускоренного движения света в поле тяготения.
Конфликт оказался разрешенным, и притом в точности так, как разрешился спор между двумя законами тяготения и как разрешаются все подобные противоречия в истории науки.
В рамках «уравнений тяготения 1915 года» принцип постоянства скорости света должен был быть снят, но зато вся механика теории относительности 1905 года в целом (включая принцип постоянства скорости света) математически вошла в новую картину как частный ее, касающийся равномерных и прямолинейных перемещений, случай.
Вскрытая до конца Лениным диалектика абсолютного и относительного познания истины нашла здесь свое стихийное и предельно ясное выражение.