Текст книги "E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира"

Автор книги: Дэвид Боданис

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 20 страниц)

Работа Фарадея была частью самой успешной исследовательской программы, какую знал девятнадцатый век. Каждое количественное преобразование энергии, обнаруженное Фарадеем и другими учеными, теперь можно было просчитать и промерить. И когда это делалось, результаты всякий раз подтверждали, что полное количество энергии осталось не измененным – оно «сохранилось». Что и получило название Закона сохранения энергии.

Все было связанным, все опрятно уравновешенным. В последнее десятилетие жизни Фарадея Дарвину, похоже, удалось доказать, что Богу вовсе не требовалось создавать живые виды, населяющие нашу планету. Представления же Фарадея о неизменности энергии часто воспринималась как удовлетворительная альтернатива: доказательство того, что длань Господня действительно коснулась нашего мира и все еще остается в нем действующей силой.

Вот эта концепция сохранения энергии и преподавалась в кантональной школе города Аарау, что в северной Швейцарии, когда в 1895 году, через двадцать лет после смерти Фарадея, Эйнштейн поступил в нее, чтобы подготовиться к университетским экзаменам. Эйнштейн оказался в ней не по собственному почину, – он уже бросил в Германии вполне достойную среднюю школу и торжественно заявил себе, что школьной учебы с него хватит, – просто он провалился на вступительных экзаменах в Федеральную высшую техническую школу Цюриха, единственного университета, в который принимали людей без свидетельства о среднем образовании. Один из тамошних дружелюбных преподавателей счел Эйнштейна обладающим кое-какими достоинствами, и ректор, вместо того, чтобы сразу указать ему на дверь, посоветовал Эйнштейну поучиться в этой тихой северной школе, – обучение там велось неформально и индивидуально.

Когда Эйнштейн, наконец, поступил в Высшую техническую, – после первого упоительного романа с восемнадцатилетней дочерью его домохозяина в Аарау, – лекции по физике все еще читались там, как викторианское евангелие, главным в котором была всеохватывающая энергия. Однако Эйнштейну казалось, что его учителя не понимают сути того, о чем говорят. Энергия не была для них живой темой, требующей попыток понять, что она означает, прочувствовать те основные религиозные идеи, которыми руководствовались Фарадей и другие. Нет, для большинства их энергия и ее сохранение были просто формализмом, установленным набором правил. В то время бóльшая часть Западной Европы купалась в самодовольстве. Европейские армии были самыми мощными в мире; европейские идеи «явственно» превосходили идеи всех прочих цивилизаций. И если европейские мыслители объявили сохранение энергии истиной, так нечего было и лезть к ним с вопросами.

Эйнштейн же при всей покладистости, какую он проявлял во множестве иных отношений, самодовольства не переносил. Он перестал посещать многие университетские курсы – учителя, так относившиеся к делу, ничему его научить не могли. Ему требовалось нечто более глубокое и обширное. Тот же Фарадей и иные викторианцы, смогли ведь расширить концепцию энергии настолько, что она охватила, как им тогда казалось, все возможные силы.

Другое дело, что тут-то они и ошиблись.

В то время Эйнштейн этого еще не сознавал, однако он уже вышел на правильный путь. В Цюрихе было множество кофеен, и он проводил в них послеполуденные часы, попивая кофе со льдом, читая газеты, валяя дурака с друзьями. Однако потом наступали тихие минуты, в которые Эйнштейн, размышляя о физике, энергии и многом ином, начинал улавливать намеки на то, чем не ладны воззрения, которые ему преподают. Все те типы энергии, которые различили установившие их взаимную связь викторианцы, – химическая, энергия огня, электрических искр и пороховых зарядов, – это лишь крошечная часть того, что, возможно, существует на самом деле. В девятнадцатом столетии царство энергии считалось огромным, однако пройдет лишь несколько лет, и Эйнштейн обнаружит источник энергии, в сравнении с которым даже самые лучшие, самые востребованные источники, открытые викторианскими учеными, покажутся карликами.

Он обнаружит место, в котором кроется гигантская энергия и в которое никто до него даже не думал заглядывать. И прежние уравнения для поддержания мира в равновесии уже не понадобятся. Количество энергии, которое Бог дал нашей вселенной, окажется не зафиксированным раз и навсегда. Энергии может быть и побольше.

Глава 3. =

Большинство основных типографских символов, какие мы используем, утвердились под конец Средневековья. В Библии четырнадцатого столетия нередко можно было увидеть текст, походивший на телеграмму:

В НАЧАЛЕ СОТВОРИЛ БОГ НЕБО И ЗЕМЛЮ ЗЕМЛЯ ЖЕ БЫЛА БЕЗВИДНА И ПУСТА И ТЬМА НАД БЕЗДНОЮ

В разное время происходили изменения, обращавшие большинство букв из прописных в строчные:

В начале сотворил Бог небо и землю земля же была безвидна и пуста и тьма над бездною

Другое изменение сводилось к тому, что в тексте появлялись кружочки, обозначавшие главные места, на которых можно было переводить дыхание:

В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста и тьма над бездною.

Использовались также и закорючки помельче – для обозначения таких же мест, но уже не главных:

Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною.

Когда по конец 1400-х появилось книгопечатание, основные символы довольно быстро заняли свои места. Тексты начали наполняться странными символами? и совсем новыми значками!. Все это немного походило на то, как стандарт Windows вытеснял в персональных компьютерах прочие операционные системы.

Утверждение символов менее значимых потребовало несколько большего времени. Сейчас мы воспринимаем их как нечто само собой разумеющееся, – настолько, что, к примеру, смаргиваем на каждой точке, какая стоит в конце предложения. (Присмотритесь к любому читающему что-то человеку и вы сами увидите это.) А между тем, это реакция целиком и полностью заученная.

(א)

Более тысячи лет в одном из главных населенных пунктов мира в качестве знака сложения использовался символ, показывавший приближающегося к вам человека (который тем самым «добавлялся» к вам), а в качестве значка вычитания —. Эти египетские символы вполне могли получить широкое распространение и утвердиться, как то случилось с арабскими. Те же финикийские символы стали основой еврейских א и ב – «алеф» и «бет», – как и греческих α и β, – «альфа» и «бета», образовавших основу нашего «алфавита».

Во всю середину 1500-х у предприимчивых людей еще сохранялась возможность установить собственные значки для оставшихся неоформленными символов менее значительных. В 1453-м Роберт Рекорде, ретивый автор английских учебников, попытался ввести новый значок «+», приобретший некоторую популярность на Континенте. Книга, которую он по этому поводу написал, не принесла ему состояния, и в следующем десятилетии он предпринял новую попытку, на сей раз с символом, имевшем некоторые корни в старых текстах по логике и способном, как он был уверен, взять верх над другими. Рекорде попробовал даже – в лучшем стиле беззастенчивой рекламы – указать на его экономическую целесообразность: «…и дабы избегнуть утомительного повторения одних и тех же словес: это равно тому, я устанавливаю две параллели, или линии равной длинны, а именно ========, поелику никои две вещи не могут быть более уравнены…».

Судя по всему, и это новшество Рекорде особенно не обогатило, поелику ему пришлось яро соперничать со столь же вразумительным // и даже с причудливым символом «[;», каковой отстаивали могучие немецкие печатни. Полный набор предлагавшихся возможностей, если представить их внедренными в наше уравнение, выглядит так:

e || mc ²

e->mc ²

e.æqus. mc ²

e][mc ²

И наконец, мое любимое

е============ mc ²

Победа Рекорде оставалась отнюдь не явственной до наступивших поколение спустя времен Шекспира. Только тогда педанты и школьные учителя начали все чаще использовать знак равенства для обозначения того, что разумеется само собой, однако еще оставались мыслители, у которых имелись идеи получше. Если я говорю 15+20=35, это не так уж и интересно. А вот представьте, что я говорю вам:

(сместитесь на 15градусов на запад)

+

(на 20градусов на юг)

=

(и вы найдете пассаты, которые за 35дней донесут вас через Атлантику до нового континента)

А теперь я сообщу вам некую новость. Хорошее уравнение это не просто вычислительная формула. И не весы, показывающие, что два элемента, которые вы полагали почти равными, и вправду равны. Нет, ученые начали использовать знак = как некий телескоп, позволяющий усматривать новые идеи, устройство, привлекающее внимание к новым, неожиданным областям. Дело попросту в том, что уравнения писались символами, а не словами.

Именно так Эйнштейн и использовал «=» в его написанном в 1905 году уравнении. Викторианцы полагали, что им удалось обнаружить все возможные источники энергии: химическую, тепловую, магнитную и так далее. А в 1905-м Эйнштейн сказал: Нет, существует еще одно место, в которое вы не заглядывали, там ее куда больше. Его уравнение было подобно телескопу, наставленному на это укромное место, находившееся отнюдь не в далеком космосе. Оно находилось рядышком – под самым носом всех его профессоров.

Эйнштейн обнаружил источник энергии там, где никто его попросту не искал. Источник, скрытый в самом веществе.

Глава 4. m – это масса

В течение долгого времени с концепцией массы происходило примерно то же, что и с концепцией энергии до того, как Фарадей и иные ученые девятнадцатого столетия завершили свою работу. Людей окружало вещество самое разное – лед, камень, ржавое железо, – однако оставалось неясным, как они связаны друг с другом, если связаны вообще.

В наличие некой великой связи между ними ученым помогало верить то, что в 1600-е годы Исаак Ньютон сумел доказать: все планеты, луны и кометы, какие мы наблюдаем, можно описать как детали некоей созданной Богом огромной машины. Единственная проблема состояла в том, что это величественное видение представлялось далеко отстоящим от заурядного, пыльного и плотного вещества, с каким нам приходится иметь дело здесь, на Земле.

Для того, чтобы установить применимость начертанной Ньютоном великой картины к нашей грешной Земле, – то есть показать, что различные типы вещества, нас окружающего, воистину взаимосвязаны и весьма основательно, потребовался человек, обладавший приверженностью к дотошной точности, готовый тратить время на промеры даже крошечных изменений весов и размеров. К тому же, он должен был обладать романтичностью, достаточной для того, чтобы вдохновиться грандиозной картиной Ньютона, – иначе с чего бы он стал изыскивать лишь смутно подозреваемые связи между любыми видами материи?

Вот это странное сочетание – откупщик с душой, способной воспарять в небеса, – можно считать точным портретом Антуана Лорана Лавуазье. Именно он, и никто иной, был человеком, впервые показавшим, что все по-видимому различные куски дерева, камня и железа, какие только есть на земле – все обладатели «массы» – являются, на самом деле, частями единого целого.

Присущий ему романтизм Лавуазье продемонстрировал в 1771 году, когда спас тринадцатилетнюю дочь своего старого друга Жака Польза от вынужденного брака с неотесанным, угрюмым, но при этом устрашающе богатым человеком. Причина, по которой он знал Польза достаточно хорошо для того, чтобы прийти на помощь его дочери, Мари Анне, состояла в том, что Польза был его начальником. А спас он Мари Анну способом довольно простым – взял да и женился на ней сам.

Брак их оказался очень удачным, несмотря на разницу в возрасте и на то, что вскоре после того, как красивый двадцативосьмилетний Лавуазье спас Мари Анну, ему пришлось с головой уйти в ошеломительно скучную финансовую работу, которую он исполнял для Польза в организации, именовавшейся «Генеральным откупом».

Откупаться там ни от кого особенно не приходилось, организация эта занималась, почти монопольно, сбором налогов для правительства Людовика XVI. Суммы, которые откупщики собирали сверх требуемых правительством, они могли оставлять себе. Занятие это было исключительно прибыльным, но так же и исключительно безнравственным, в течение многих лет привлекавшим стариков, достаточно богатых, чтобы купить соответственную должность, но не способных к сколько-нибудь дотошному ведению учета или наведению организационного порядка. Работа Лавуазье как раз и состояла в том, чтобы поддерживать в рабочем состоянии эту огромную систему, в которой перемешивались, словно мутовкой, налоги.

Этим он и занимался в течение примерно двадцати следующих лет, понуро сгибаясь над письменным столом все долгие рабочие часы по шесть дней в неделю. Только в остававшееся свободным время – два часа поутру, а затем весь выходной, – и мог он предаваться научным занятиям. И этот единственный день недели он называл « jour de bonheur» – «днем счастья».

Не всякий, возможно, сможет понять, в чем это «счастье» состояло. Опыты, которые ставил Лавуазье, нередко напоминали обычную его бухгалтерскую работу, разве что времени отнимали гораздо больше. И тем не менее, настал момент, когда Антуан с неразумным восторгом, которым славятся юные любовники, сказал своей молодой жене, что она может помочь ему в постановке опыта, по-настоящему важного. Он собирался последить за медленно сгорающим или просто ржавеющим куском металла и выяснить, станет ли тот в итоге весить меньше или же больше.

(Прежде, чем двигаться дальше, читателю стоило бы попробовать догадаться, что произойдет с ржавеющей железкой – представьте себе старое крыло или низ вашего автомобиля, – сколько он будет весить, когда проржавеет -

а) меньше,

б) столько же,

в) больше,

– чем прежде? Запомните ваш ответ.)

Большинство людей, наверное, скажет – даже сегодня, – что весить она будет меньше. Однако Лавуазье, будучи сухим бухгалтером, ничего на веру не принимал. Он построил полностью герметичный аппарат и установил его в особой гостиной своего дома. Молодая жена помогала ему – в техническом черчении она была сильнее мужа да и в английском языке тоже. (Что впоследствии, когда началось соперничество с учеными, работавшими по другую сторону «Канала», и пригодилось.)

Они помещали в занимавший всю гостиную аппарат самые разные металлы, по возможности герметично закрывали его и нагревали, а то и разжигали под ним огонь, чтобы ускорить коррозию. А когда аппарат остывал, доставали из него повредившийся, или заржавевший, или обгоревший металл и взвешивали, аккуратно промеряя также количество истекшего – возможно – из аппарата воздуха.

Всякий раз результат у них получался один и тот же. В современных понятиях, они обнаружили, что проржавевший образчик металла не теряет веса. Он даже не сохраняет вес прежний. Он становится тяжелее.

Результат получился неожиданный. Приращение веса происходило не за счет пыли или чешуек металла, осыпавшегося с самого аппарата, – Лавуазье и его жена ставили свои опыты очень тщательно. В происходившем участвовал, скорее, воздух: то, чем мы дышим, состоящее из различных газов. Некоторые из них, надо полагать, оседали на металл и впитывались им. Это и объясняло обнаруженное Лавуазье прибавление веса.

Что происходило на самом деле? Общее количество вещества оставалось прежним, однако кислород, бывший одним из овевавших металл газов, покидал воздух. Но при этом он не исчезал. Он просто связывался металлом. Измерьте вес воздуха, и вы обнаружите, что он уменьшился. Измерьте вес металла и вы увидите, что он возрос – ровно на столько же, насколько убавился вес воздуха.

С помощью своего скрупулезно-дотошного механизма взвешивания Лавуазье показал, что материя может переходить из одной формы в другую, но при этом она и не исчезает, и не возникает. То было одним из важнейших открытий 17 столетия, стоявшим на одном уровне с пониманием энергии, на полвека позже достигнутым Фарадеем в подвале «Королевского института». И в этом случае все выглядело так, точно Бог, создавая вселенную, сказал: я собираюсь снабдить царство мое определенным количеством массы, я позволю звездам расти и взрываться, я позволю горам зарождаться, и сталкиваться, и изнашиваться под воздействием ветра и льда, я позволю металлам ржаветь и рассыпаться. И все-таки, полное количество массы в моей вселенной никогда не изменится и на миллионную долю грамма, никогда, даже если вы прождете целую вечность. Если вы взвесите город, а после его разрушат осаждающие, и дома его сгорят в пожаре, и если затем вы соберете весь дым, и пепел, и обломки бастионов, и уцелевшие кирпичи и взвесите это, изменений начального веса не будет. Ничто не исчезнет по-настоящему, даже вес мельчайшей пылинки.

Заявление о том, что все физические объекты обладают свойством, которое именуется «массой» и непосредственно воздействует на характер их движения, произвело сильное впечатление, хоть Ньютон и говорил о том же еще под конец 1600-х. Однако собрать достаточное количество детальных данных, позволяющих точно показать, как могут комбинироваться и разделяться частицы этих объектов? Именно этот следующий шаг и сделал теперь Лавуазье.

Всякий раз, как ученые Франции совершали открытия подобного уровня, правительство приближало их к себе. Случилось это и с Лавуазье. Можно ли использовать кислород, природу которого он помог прояснить, для построения более производительных доменных печей? Лавуазье был членом Академии наук и теперь получил средства, которые позволяли выяснить это. Можно ли использовать водород, который он посредством тщательных измерений выделил из воздуха, для поддержки флотилии воздушных шаров, способной оспорить превосходство Британии в воздушном пространстве? Лавуазье получил субсидии и контракты и на это.

В любое другое время все это гарантировало бы супругам Лавуазье безбедную жизнь. Однако полученные им субсидии, почести и награды исходили от короля Людовика XVI, а уже через несколько лет Людовику предстояло погибнуть вместе с женой, многими его министрами и богатыми приверженцами.

Лавуазье мог бы и избежать участи прочих жертв. Наиболее беспощадный период Революции продлился всего несколько месяцев, и многие из ближайших приспешников Людовика просто пересидели его в тишине и покое. Однако Лавуазье не способен был отказаться от пристрастия к точным измерениям. Оно составляло часть его бухгалтерской натуры и суть совершенных им научных открытий.

Оно же его и сгубило.

Первая из совершенных им ошибок выглядела достаточно безобидно. Членов Академии наук вечно донимали люди, к числу их не принадлежавшие, и еще задолго до Революции один из таких людей, родившийся в Швейцарии доктор, настоял на том, что один лишь прославленный Лавуазье и наделен мудростью и познаниями, которые позволят ему здраво судить об изобретении доктора. Придуманное доктором устройство было чем-то вроде раннего инфраскопа и позволяло регистрировать колебания тепловых волн, которые поднимались над пламенем свечи, над пушечным ядром, а в одном памятном случае, представившемся доктору, когда он сумел заманить в свои покои посланца Америки, и над макушкой лысого Бенджамина Франклина. Так вот, Лавуазье и Академия изобретение это отвергли. По сведениям Лавуазье структура тепловых волн, которую выявлял доктор, не допускала точного измерения, а для Лавуазье неточность была анафемой. И этого многообещающий швейцарец – доктор Жан-Поль Марат – не забыл ему никогда.

Следующая ошибка была еще теснее связана с одержимостью Лавуазье точными измерениями. Людовик XVI помогал Америке средствами, необходимыми для ведения революционной войны с Британией, а центральной фигурой, способствовавшей поддержанию этого альянса, был все тот же Бенджамин Франклин. Однако рынка облигаций в ту пору не существовало, и Людовик обратился за деньгами к «Генеральному откупу». Но налоги и без того уже были высоки. Откуда же было «Генеральному откупу» взять новые деньги?

В каждый переживавшийся Францией период некомпетентного правления, – а преемники, появившиеся у Людовика в 1930-х, давали ему сто очков вперед, – почти всегда находилась небольшая группа технократов, решавшая, что, поскольку никто из официальных властей никакой ответственности брать на себя не желает, этим придется заняться им, технократам. Вот и у Лавуазье появилась идея. Вспомните об измерительном аппарате, стоявшем некогда в его гостиной, – том, с помощью которого он и Мари Анна смогли точно отслеживать все прибыли и убыли вещества. Почему бы не расширить его – все пуще и пуще, – пока он не охватит весь Париж? Если удастся отслеживать прибыли и расходы города, сообразил Лавуазье, можно будет обложить их налогом.

Когда-то Париж окружала самая настоящая стена, однако построили ее еще в средние века и для целей налогообложения она давно уже стала бесполезной. Заставы ее разваливались, а некоторые участки стены и вовсе обрушились, отчего контрабандисты просто-напросто переступали через нее без особых трудов.

Лавуазье решил построить новую стену, крепкую, позволявшую останавливать, обыскивать и принуждать к уплатите налога всякого, кто въезжает в Париж или выезжает из него. Обошлась она – по нынешним расценкам – в несколько сот миллионов долларов и стала Берлинской стеной своего времени. В два метра высотой, основательной каменной кладки, с дюжиной крепких застав и шедшей вдоль нее патрульной дорогой, по которой разъезжала вооруженная конная охрана.

Парижане эту стену попросту ненавидели и, когда началась Революция, она стала первым крупным сооружением, на которое они набросились – за два дня до штурма Бастилии: парижане крушили ее топорами, огнем и голыми руками и почти сравняли с землей. Главный же виновник был известен всем; как говорилось в антиправительственной прокламации: «Каждый подтвердит, что мсье Лавуазье из Академии наук это и есть тот «добрый патриот», которому мы обязаны… изобретением, обратившим французскую столицу в тюрьму…».

Впрочем, он мог пережить и это. Страсти толпы недолговечны, а Лавуазье поспешил показать, что стоит на ее стороне. Ведь это он управлял пороховыми заводами, осуществлявшими снабжение Революционной армии; он постарался убедить Академию наук дать доказательство ее нового, реформистского настроения, избавившись от роскошных гобеленов, которые украшали отведенные ей в Лувре покои. И казалось, что все ему удалось, – пока не появился человек из его прошлого, ничего прощать не склонный.

К 1793 году Жан-Поль Марат стал главой ведущей фракции Национальной Ассамблеи. Отказ, полученный от Лавуазье, заставил его пережить годы нищеты: кожа Марата иссохла от незалеченной вовремя болезни, подбородок был небрит, волосы запущены. Лавуазье же, напротив, был все еще хорош собой – и кожа у него была гладкая, и тело крепкое.

Марат не стал убивать его сразу. Вместо этого он постарался, чтобы гражданам Парижа постоянно напоминали о стене, этом живом, масштабном, суммарном символе всего, что было ненавистно Марату в высокомерной Академии. Он был великолепным оратором – подобным Дантону и, в недавней истории, Пьеру Мендес-Франсу, – одним из лучших среди рожденных Францией («Я – гнев, чистый гнев народа и потому он слушает меня и верит мне»). Единственным проявлением владевшей им нервозности, почти не замечаемым слушателями, которые видели лишь его самоуверенную позу – правая рука упирается в бедро, левая небрежно выброшена вперед и лежит на столе перед ним, – было легкое постукивание одной ступни об пол. Обвиняя Лавуазье, Марат обратился в воплощение того самого принципа, который Лавуазье же и продемонстрировал. Ибо, разве не верно то, что все пребывает в равновесии? Если вы уничтожаете, как вам представляется, нечто в одном месте, оно, на самом-то деле, не уничтожается. Оно просто возникает где-то еще.

В ноябре 1793 года Лавуазье дали знать, что его ожидает арест. Он попытался укрыться в заброшенной части Лувра, бродил там по пустым кабинетам Академии, однако спустя четыре дня сдался и отправился – вместе с отцом Мари Анны – в тюрьму Порт-Либр.

Выглядывая в окно тюрьмы («Наш адрес: коридор первого этажа, номер 23, камера в самом конце»), он мог видеть огромный классический купол Обсерватории, архитектурного памятника более чем столетней давности, ныне закрытого по приказу революционеров. И, по крайней мере, ночами, когда стража приказывала задуть в камере Лавуазье свечи, над этим куполом различались звезды.

Его переводили из одной тюрьмы в другую, окончательный суд состоялся 8 мая. Несколько подсудимых просили дать им слово, однако судья лишь смеялся над ними. В зале суда стоял на полке, глядя на обвиняемых сверху вниз, бюст Марата. После полудня двадцать восемь прежних миллионеров из «Генерального откупа» отвезли на место, которое называется ныне площадью Согласия. Руки их были связаны за спинами. К помосту, на котором возвышалось орудие доктора Гильотена, вела крутая лесенка. Большинство осужденных вело себя спокойно, хотя одного старика «взвели на эшафот в состоянии самом плачевном». Польза был казнен третьим, Лавуазье четвертым. Одно обезглавливание отделялось от другого примерно минутой, уходившей не на то, чтобы очистить лезвие гильотины, но на уборку уже безголового трупа.

Труды Лавуазье дали возможность сформулировать закон сохранения массы. Лавуазье сыграл центральную роль в демонстрации того обстоятельства, что нас окружает огромный, взаимосвязанный мир физических объектов. Субстанции, которые заполняют нашу вселенную, можно сжигать, сдавливать, резать на лоскуты и разбивать молотком в мелкие дребезги, однако они не исчезают. Разные их виды, окружающие нас, просто комбинируются или рекомбинируются. Но при этом полное количество массы остается все тем же самым. И это в совершенстве отвечало тому, что позже обнаружил Фарадей: аналогичному преобразованию энергии. Точное взвешивание и химический анализ Лавуазье позволили ученым начать отслеживать, как эти преобразования совершаются на практике, – примерно в той же манере, в какой он выяснил, каким образом молекулы кислорода выпадают из воздуха и оседают в железе. Само дыхание – процесс во многом схожий, оно представляет собой механизм переноса кислорода из внешней среды внутрь тела.

К середине 1800-х ученые приняли представления об энергии и массе как о двух отдельных накрытых куполами городах. Один был образован из огня, соединяющих батареи потрескивающих проводов и вспышек света – и представлял собой царство энергии. Другой состоял из деревьев, скал, людей, планет и был царством массы.

Каждое из них выглядело чудесным, волшебно уравновешенным миром; каждое непостижимым образом гарантировал, что полное количество того, из чего он состоит, останется неизменным, даже при том, что формы, в коих являло себя его содержимое, варьировались почти безгранично. Если вы пытались избавиться в любом из царств от чего-то, ему на смену неизменно являлось – в этом же царстве – что-то другое.

Но при этом все считали, что два царства никак не связаны. Не было ни туннелей, ни проломов в замкнутых куполах, позволявших связать одно царство с другим. Именно этому и учили Эйнштейна в 1890-х: энергия и масса суть вещи разные, никакого отношения одна к другой не имеющие.

Впоследствии Эйнштейн показал, что учителя его ошибались, однако показал не так, как можно было бы ожидать. Принято думать, что наука строится постепенно, на основе того, что уже известно. Повозился человек с телеграфом и получил телефон; изобрел другой человек аэроплан с пропеллером, его изучили как следует, и построили самолеты более совершенные. Однако в случае по-настоящему глубоких проблем такой пошаговый подход не работает. Эйнштейн установил, что между двумя царствами существует связь, однако сделал это без изучения экспериментов, в которых взвешивалась масса и выяснялось, что какая-то малая часть подевалась невесть куда – может, удрала, чтобы обратиться в энергию. Вместо этого он пошел путем, казавшимся несусветно окольным. Он, вроде бы, просто махнул рукой и на энергию, и на массу, и сосредоточился на том, что было по всей видимости никак с ними не связано.

Он начал присматриваться к скорости света.