Удивительные открытия
Шрифт:
Относительность расстояний заключается в том, что расстояние не является абсолютной величиной, а зависит от скорости движения тела относительно данной системы отсчета.
Пример . Тот же пароход движется мимо ленты, которую разложил на берегу бакенщик. По измерениям бакенщика длина ленты составляет, например, 100 метров.
Но капитан с этим не согласен. Для капитана лента короче. Почему? Потому что для того, чтобы измерить длину ленты с мчащегося корабля, капитан одновременно (для себя!) засекает на палубе точки, совпадающие с ее концами, а потом спокойно отмеряет расстояние между засечками. Но относительно бакенщика засечки были сделаны неодновременно. Сначала, по его мнению, было засечено начало ленты, а потом – конец. Между моментами засечек корабль успел переместиться вперед – вот и вышло, что на пароходе засечки ближе друг к другу, чем следовало бы по отсчетам бакенщика.
Однако ошибки в измерении у капитана не было! Разница же итогов измерений стала результатом относительности одновременности. Точно так же и бакенщик, стоящий на берегу, измеряя таким же способом длину парохода, найдет его более коротким, чем находящийся на нем капитан.
Отметим, что эффекты, описанные выше, ученые называют релятивистскими, и они наблюдаются при скоростях движения, близких к скорости света.
Естественно, эта теория привела к ломке многих основополагающих понятий, в том числе абсолютности пространства и времени.
Исходя из нее, Эйнштейн в том же 1905 году открыл закон взаимосвязи массы и энергии, и его математическим выражением стала знаменитая формула E = mc2. А это, в свою очередь, позволило упростить все законы сохранения. Оба закона – сохранения массы и сохранения энергии – до этого существовавшие раздельно, превратились в один общий закон: для замкнутой материальной системы сумма массы и энергии остается неизменной при любых процессах. Этот закон Эйнштейна теперь лежит в основе всей ядерной физики.
В 1909 году Эйнштейн стал профессором теоретической физики Цюрихского университета, а затем перешел на кафедру теоретической физики Немецкого университета в Праге, где долгие годы работал Эрнст Мах.
Летом 1912 года Эйнштейн возвратился в Цюрих, где он занялся разработкой математического аппарата, необходимого для дальнейшего развития его теории относительности. Потом он перебрался в Берлин и проработал там 19 лет, читая лекции, ведя семинары и участвуя в различных научных симпозиумах.
Примерно в 1915 году Эйнштейн завершил создание своего нового шедевра – общей теории относительности. В ней было не только сделано обобщение специальной теории относительности [16] , но и излагалась новая теория тяготения. Энштейн предположил, что все тела не притягивают друг друга, как считалось со времен Исаака Ньютона, а искривляют окружающее пространство и время.
На основе этого, среди прочих явлений, было предсказано отклонение световых лучей в гравитационном поле.
Однажды Эйнштейн не без иронии сообщил известному физику Джеймсу Франку (1882–1964):
«Почему именно я создал теорию относительности? Когда я задаю себе такой вопрос, мне кажется, что причина в следующем. Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я стал уже взрослым. Естественно, я мог глубже проникать в проблему, чем ребенок с нормальными наклонностями».
Многие «нормальные взрослые люди» не понимали и даже опасались революционных теорий Эйнштейна. В частности, его неоднократно номинировали на Нобелевскую премию по физике, однако даже члены Нобелевского комитета долгое время не решались дать ему эту награду за теорию относительности. В конце концов, был найден компромиссный выход: премия за 1921 год была присуждена Эйнштейну за теорию фотоэффекта, то есть за бесспорную и хорошо проверенную экспериментально работу. При этом секретарь Шведской академии наук Кристофер Аурвиллиус написал Эйнштейну:
«Королевская академия наук (…) приняла решение присудить Вам премию по физике за прошедший (1921) год, отмечая тем самым Ваши работы по теоретической физике, в частности открытие закона фотоэлектрического эффекта, не учитывая при этом Ваши работы по теории относительности и теории гравитации, которые будут оценены после их подтверждения в будущем».
В дальнейшем Эйнштейн сделал еще множество разных открытий (квантовая теория излучения, единая теория поля и т. д.) и стал знаменит на весь мир. Между тем политическая ситуация в Германии становилась все более напряженной. Когда к власти в стране пришел Адольф Гитлер, Эйнштейн вынужден был переехать в США, где он вскоре получил американское гражданство.
За выдающиеся заслуги перед наукой Эйнштейну были присвоены почетные докторские степени многочисленных университетов (Женевы, Цюриха, Мадрида, Лондона, Оксфорда, Кембриджа, Гарварда, Принстона, Сорбонны и т. д.). Он был награжден многими орденами и медалями.
Умер Эйнштейн в Принстоне (США) 18 апреля 1955 года. Его прах был развеян друзьями в месте, которое осталось неизвестным. Посмертно он был включен в список «самых влиятельных личностей в истории», а в 1999 году известный американский еженедельник «Time» назвал его «Личностью века».
То, что открыл и внес в физику Альберт Эйнштейн, – поистине революционно, и одним из первых, кто понял это, стал выдающийся немецкий физик Макс Планк (1858–1947), который написал:
«Эйнштейновская концепция времени превосходит по смелости все, что до этого времени было создано в умозрительном естествознании и даже в философской теории познания».
В 1908 году немецкий математик Герман Минковский, учивший Эйнштейна в Цюрихском политехническом институте, создал для его специальной теории относительности математический аппарат. Следует отметить, что модель Минковского очень помогла Эйнштейну в разработке его общей теории относительности.
Следует также упомянуть еще одно имя – имя Милевы Марич (1875–1948), с которой Эйнштейн познакомился, когда учился в знаменитом Цюрихском политехническом институте (эта сербка была единственной женщиной-студенткой этого учебного заведения).
Милева Марич была на три с лишним года старше Эйнштейна. Весной 1899 года их отношения переросли в настоящую любовь, а 1903 году они стали мужем и женой.
Милева Марич и Альберт Эйнштейн