Эйнштейн

Сексик Лоран

Он встречался с друзьями, испытывал самые чудаковатые изобретения, ходил гулять с семьей, взбирался на вершины Швейцарских Альп, но главное — думал.Эйнштейн давал вызревать своим мыслям. Философия Канта, эмпиризм Хьюма, детерминизм Спинозы придавали иное измерение его мировоззрению. Мысли помогали ему углубить различие между аналитическим предложением, основанным на логике, и синтетическим предложением, строящимся на опыте. Изучение трудов физика Маха наложило на него свой отпечаток. Эрнст Мах, вождь позитивистов. Пионер современной физики. Первый, покусившийся на теории Ньютона. Мах дал новое определение концепции времени и пространства. Мах открыл ему глаза на абсолют.

1903-й и 1904-й — годы интеллектуального возбуждения. Эйнштейн ведет невообразимую, титаническую исследовательскую работу. Изучает

молодых теоретиков новой физики, созданию которой способствуют его собственные труды. Его завораживают идеи Планка. Человек, которым он не перестанет восхищаться и на которого будет работать годы спустя, уже в 1900 году заложил основы квантовой физики. Он руководил немецким научным журналом «Анналы физики» [22] — библией современной физики. Эйнштейн анализировал работы Лоренца [23] . Трудолюбиво заново решал математические уравнения Больцмана. Они позволят ему существенно продвинуться к его новому толкованию квантовой механики. А уравнения теории вероятностей Максвелла подтвердили то, что ученый чувствовал интуитивно.

22

«Анналы физики» («Annalen der Physik») — один из старейших научных журналов, издается с 1799 года. Публикует оригинальные статьи в области экспериментальной, теоретической, прикладной и математической физики, а также смежных областей. Все статьи предварительно рецензируются. С конца XIX века ежегодно выходили три выпуска журнала, примерно по тысяче страниц каждый. В настоящее время издаются 12 книг в год, всего около восьмисот страниц.

23

Хендрик Антон Лоренц (1853–1928) — голландский физик. Развил электромагнитную теорию света и электронную теорию материи, а также сформулировал самосогласованную теорию электричества, магнетизма и света. С именем этого ученого связана известная из школьного курса физики сила Лоренца (понятие о которой он развил в 1895 году) — сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле. В электродинамике широко применяется метод вычисления локального поля, впервые предложенный Лоренцем и известный как «сфера Лоренца».

В эти два года Эйнштейн сосредоточился на осмыслении понятий, относящихся к статистической термодинамике и электродинамике движущихся тел, издал несколько статей и научных работ. Эти годы предварили невероятный расцвет, настоящий фейерверк творческих идей.

1905 год: Эйнштейн публикует в «Анналах физики» пять статей. Труды 25-летнего юнца перевернут физику и мысль вообще.

ГОД СВЕТА

Их пять — пять пророчеств новых времен, написанных на бумаге. Они пронесутся над научным миром и несколько десятилетий, вплоть до сегодняшнего дня, будут давать пищу спорам, фантазиям, поклонению и ненависти. Они позволят исследовать миры, вызовут другие открытия. Проложат дорогу новой концепции мироздания. Эти пять пророческих статей, каждая в свой мир, внесут революционное слово. У них найдутся сотни апостолов и тысячи гонителей. Самые важные переживут свой век. Некоторые будут ввергнуты в геенну огненную.

Названия этих трудов, опубликованных в «Анналах физики», наверняка показались бы профану непонятными.

1. «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света».

2. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории».

3. «К теории броуновского движения».

4. «К электродинамике движущихся тел».

5. «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?»

Следует остановиться на каждой из этих статей, чтобы понять, насколько огромная работа была проделана и какую бурю энтузиазма и возмущения она породила.

17 марта 1905 года Эйнштейн представил свою статью о квантовой теории (позже, с 1926 года, кванты стали называть фотонами). Эта статья перевернула представления о природе света.

После работы о теории квантов от 17 марта в «Анналы физики» поступят еще две — 11 мая и 19 декабря, о молекулярно-кинетической теории и о броуновском движении. Эти две статьи выросли из исследования пыльцы на поверхности воды. Они завершались доказательством

существования атомов и вычислением числа Авогадро. Определение этой константы имеет ключевое значение для изучения атомов.

Число Авогадро — это количество атомов в одном грамме водорода, оно приблизительно равняется 6х10 ²³.

Это открытие стало гигантским шагом вперед в исследовании молекул. Бесконечно малое отныне вошло в поле зрения человеческого глаза.

30 июня журнал получил новую работу — об электродинамике движущихся тел. В ней излагалась ограниченная теория относительности.

27 сентября Эйнштейн опубликовал пятую и последнюю статью — об инерции тел и энергии, которую завершил уравнением, показывающим соотношение между массой тела и его собственной энергией. Эту формулу теперь знают все:

Е = тс ².

Эти пять статей — уникальное явление в истории научного творчества.

Всего за полгода 25-летний юноша дал новое определение света, доказал существование атомов, объяснил движение молекул, изобрел концепцию пространства и времени.

20 июля, защитив столь же новаторскую диссертацию «Новое определение размера молекул», Эйнштейн наконец-то получил должность экстраординарного профессора Цюрихского университета. Ни одну из предыдущих пяти статей руководство факультета не сочло возможным засчитать как кандидатскую диссертацию!

Система никогда не поспевает за переворотами. Однако мировой физике предстояло пережить неслыханное потрясение.

Чтобы осознать размах этих тектонических разломов, нужно уделить немного внимания новой концепции физики и мира, изложенной в работах Эйнштейна. И прежде всего тому, что принесло Эйнштейну славу — теории относительности.

На самом деле в трудах Эйнштейна содержатся два исследования относительности, две дополняющие друг друга работы, проведенные с разницей во много лет. Статья 1905 года породила «специальную теорию относительности». Вторая стала развитием, приложением, «распространением» ограниченной относительности на всю систему физики. Это общая теория относительности, плод исследований, завершившихся в конце 1920-х годов. Общая теория относительности — это теория гравитации Эйнштейна. Святой Грааль [24] любого физика. Эквивалент закона всемирного тяготения Исаака Ньютона.

24

Святой Грааль — таинственный христианский артефакт из средневековых западноевропейских легенд, обретенный и утерянный. По одной версии — это некий волшебный камень, по другой — чаша, в которую Иосиф Аримафейский собрал кровь распятого Христа. Слова «святой Грааль» часто используются в переносном смысле как обозначение какой-либо заветной цели, часто недостижимой или труднодостижимой.

Специальная теория относительности — набросок новой теории поля притяжения. В 1905 году Эйнштейн назвал ее «ограниченной»: она применялась только к инерционной системе. Десять лет спустя выводы этой теории распространятся и на инерционную, и на кинетическую систему.

Специальная теория относительности поколебала два столпа, на которых зиждилась физика, воздвигнутые два века назад. И вызвала многочисленные вопросы простых смертных. Ее суть сводилась к определению понятия пространства и представлений о времени.

В начале XX века теория Ньютона оставалась абсолютной истиной, священным храмом. Аристотель заложил первый камень, Коперник и Галилей — фундамент. Завершил же строительство Исаак Ньютон.

В 1632 году во Флоренции Галилей заявил, что «движение — ничто». Он проложил дорогу теории относительности. Ньютон родился в тот день, когда Галилей испустил дух, — в 1642-м [25] . С 1660 по 1670 год Ньютон продолжит галилеевскую революцию. Он перевернет физические понятия о силе и движении. Из этих трудов родится концепция Солнечной системы.

25

На самом деле, Исаак Ньютон родился в 1643 году.