Складки на ткани пространства-времени - Говерт Шиллинг Страница 12

Во второй статье, опубликованной в 1905 г., Эйнштейн вывел уравнение E = mc² – без сомнения, самое знаменитое уравнение в истории. Оно гласит, что энергия (Е) может быть преобразована в массу (m) и наоборот. Это неизбежное следствие относительности в рамках специальной теории, тесно связанное также со скоростью света (с). Кстати, мы живем благодаря истинности этого уравнения. В главе 5 будет показано, что Солнце светит, поскольку масса превращается в энергию – о чем Эйнштейн в то время не знал, – а никакая жизнь на Земле, включая нашу, не была бы возможна без энергии Солнца.

Две другие статьи 1905 г. посвящены иным темам: одна – движению молекул, вторая – существованию фотонов, или частиц света. Эта статья принесла Эйнштейну Нобелевскую премию по физике за 1921 г. В общем, 1905 г. стал для Эйнштейна «годом чудес» – он также получил степень доктора философии в Цюрихском университете. Ему было всего 26 лет.

Вторым этапом стала разработка ОТО. Под словом «общая» Эйнштейн понимал то, что она должна работать в любых условиях, а не только в особом случае равномерного прямолинейного движения. ОТО описывает движение с ускорением – в случае, если какая-либо сила (например, гравитация или реактивная сила струи из двигателя ракеты) вызывает изменение скорости или направления. Эйнштейн трудился над этой теорией 10 лет, в течение которых переехал из Берлина в Цюрих, из Цюриха в Прагу, из Праги вернулся в Цюрих, а оттуда снова в Берлин. В эти годы родился его второй сын (Эдуард, 1910 г.), а сам он написал душераздирающее любовное письмо первой возлюбленной Мари (пока Милева была беременна Эдуардом) и влюбился в кузину Эльзу. В 1914 г., когда разразилась Первая мировая война, Эйнштейн перебрался в Берлин, а Милева с сыновьями остались в Цюрихе. Альберт обосновался в Берлине с Эльзой и двумя ее дочерьми Илзе и Марго.

Эйнштейн уже был признанным физиком. В 1911 г., впервые приехав в Лейден, он наконец познакомился с Хендриком Лоренцем. Ему была предложена должность в Утрехтском университете, однако он предпочел Прагу, где в 1912 г. познакомился и подружился с физиком австрийского происхождения Паулем Эренфестом. Примерно тогда Эйнштейн начал пользоваться самопишущим пером Ватермана, которое мне довелось подержать в руках в запасниках Музея Бургаве. В Берлине он стал профессором теоретической физики Университета Гумбольдта, главой только что созданного кайзером Вильгельмом Института теоретической физики и (в 1916 г.) президентом Германского физического общества.

_________

ОТО – новая теория гравитации. Это кажется странным, но лишь на первый взгляд. Все сводится к так называемому принципу эквивалентности Эйнштейна, впервые сформулированному в 1907 г., согласно которому в действительности нет никакой разницы между гравитацией и движением с ускорением.

Представьте, что вы вошли в помещение без окон. Гравитация Земли тут же притягивает вас к полу. Ваш друг входит в такое же помещение без окон в космическом корабле, разгоняющемся в безвоздушном пространстве. Рядом нет планеты, которая могла бы воздействовать на него своей гравитацией, но и его прижимает к полу. Это происходит потому, что все помещение с ускорением движется вперед, будучи частью корабля.

Принцип эквивалентности Эйнштейна гласит, что между этими двумя ситуациями нет принципиальной разницы. Иными словами, какие бы эксперименты ни поставили вы и ваш друг-астронавт, результаты будут одинаковыми. Следовательно, если время замедляется в ускоряющемся корабле, оно должно замедляться и в среде с сильной гравитацией. Как объяснил Эйнштейн Лоренцу во время визита 1911 г., часы идут чуть быстрее на втором этаже здания, чем в цокольном, поскольку на втором этаже гравитационное поле Земли чуть слабее.

В последующие несколько лет Эйнштейн много трудился над этой темой и в конце концов поручил своему другу и бывшему соученику по Цюриху Марселю Гроссману разработать сложный математический аппарат, без которого невозможно было двигаться дальше. Осенью 1915 г. он погрузился в размышления, почти не покидая мансарду в доме Эльзы по Хаберландштрассе, 5, обстановку которой составляли старомодный телефон (и самопишущее перо!) на письменном столе, вытертый ковер на полу и портрет Исаака Ньютона на стене. Думаю, он даже на время перестал обращать внимание на свою кузину.

В течение ноября Эйнштейн завершил четыре основополагающие статьи о разных аспектах ОТО. Это геометрия четырехмерного пространства; масса, энергия и искривление пространственно-временного континуума; знаменитое уравнение поля, ныне украшающее стену Музея Бургаве в Лейдене; наконец, верное предсказание избыточной прецессии перигелия орбиты Меркурия. Ее можно полностью объяснить искривлением пространственно-временного континуума вблизи массивного Солнца.

Задача была решена.

Эйнштейн представил свои статьи на четырех последующих собраниях Прусской академии наук, проводившихся по четвергам, – 4, 11, 18 и 25 ноября 1915 г. Третья статья, по проблеме Меркурия, была обнародована в день 34-летия его любимой сестры Майи – двойное торжество. Читая доклад, он то и дело прерывался, чтобы записать формулы на доске. Все ли физики старшего поколения, присутствовавшие в аудитории, были способны сразу понять его работу? Едва ли. Сознавали ли они, что ОТО совершит переворот в физике? По крайней мере некоторые. Оценили ли они гений молодого коллеги? Почти наверняка.

Альберту Эйнштейну было 36 лет.

_________

Прошло еще четыре года, прежде чем Эйнштейн стал культовой фигурой (в главе 3 я расскажу, как это произошло). К тому времени он развелся с Милевой (14 февраля 1919 г.) и, не прошло и 16 недель, женился на Эльзе. В 1920 г. он становится приглашенным профессором в Лейденском университете и в течение многих лет проводит по меньшей мере один месяц ежегодно в обществе Эренфеста, сменившего Лоренца в 1912 г. Эйнштейн стал иностранным членом Голландской академии наук и Королевского общества. Он получил Нобелевскую премию по физике, посетил Нью-Йорк, совершил путешествие по Азии и подружился с Чарли Чаплином.

В начале 1933 г., по окончании третьей поездки в Соединенные Штаты, Альберт и Эльза решили не возвращаться в Германию, где пришел к власти Адольф Гитлер. У Эйнштейна были еврейские корни, он был включен в список врагов германского рейха. Написанные им книги были сожжены, его летний коттедж в Капуте, недалеко от Берлина, захвачен и впоследствии превращен в лагерь гитлерюгенда. После девятимесячного пребывания в Бельгии супруги уехали в Англию, откуда вернулись в США. Осенью 1933 г. Эйнштейн получил должность в недавно созданном Институте перспективных исследований в Принстоне. Через несколько недель его близкий друг Пауль Эренфест в состоянии глубокой депрессии покончил с собой.

Жизнь Альберта Эйнштейна оборвалась 18 апреля 1955 г. Он умер от аневризмы брюшной аорты в принстонской больнице в возрасте 76 лет. Одно из его последних писем было адресовано семье его друга Микеле Бессо, скончавшегося в марте того же года. «Люди, подобные нам, которые верят в физику, знают, что различие между прошлым, настоящим и будущим – всего лишь навязчивая иллюзия», – писал он. В конце концов, время относительно ^[22].