Текст книги "Альберт Эйнштейн"

Автор книги: Владимир Львов

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 о смещении соответственно линий в спектре звезд и Солнца в красную сторону…

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.

Отталкиваясь стихийно от этой диалектической взаимосвязи, Эйнштейн назвал свой первый, созданный в 1905 году вариант теории – «частной», а вариант 1915–1916 годов – «общей теорией относительности» [40]

[Закрыть].

* * *

Шел 1917 год, и голод неумолимо расширял свои владения в столице Германии. Академики и профессора, не занятые работами военного назначения, – Эйнштейн был в их числе – получали урезанный паек. Арнольд Зоммерфельд, навестивший его в начале года, заметил, что он побледнел и осунулся. В комнате было холодно. Зябко кутаясь в старый, тщательно зачиненный чьей-то женской рукой халат, хозяин комнаты сидел за письменным столом, посасывая трубку. Трубка, как заметил Зоммерфельд, была совершенно пуста, и табаку давно уже не было ни крошки в этой холодной, плохо обжитой квартире, расположенной в одном из богатых кварталов Берлина… На вопрос, не тяготит ли его одиночество, Эйнштейн ответил, что пока он еще одинок, но что в недалеком будущем надеется соединиться с фрау Эльзой, своей двоюродной сестрой. Они друзья детства. У нее двое дочерей от первого брака. Младшая, Марго, – талантливый скульптор. Война, добавил он не очень-то подходящее время для брачных дел! Вскоре раздался звонок, и в комнату вошла сама фрау Эльза, сильного сложения женщина средних лет с мягкими и в то же время энергичными чертами прекрасного бледного лица. Ее сопровождала Марго, худенькая некрасивая девушка-подросток. Фрау Эльза извлекла из сумки завернутый в салфетку продолговатый предмет, оказавшийся сдобным пирогом ветвистой формы. «Таких баумкухенов, как этот, – заметил Эйнштейн, – не умеет печь в Берлине никто, кроме фрау Эльзы. Химический состав муки, из которой выпечен данный кухен, явился бы, однако, загадкой даже для нашего знаменитого химика Фрица Габера!» Фрау Эльза подтвердила, что трудности с мукой достигли предела, и, ужаснувшись холодом в комнате, принялась хлопотать у камина…

Чем он сейчас занят? Эйнштейн ответил, что правит корректуру популярной книжки «О частной и общей теории относительности». Издательство Фивег попросило его написать что-нибудь о принципе относительности для народа. Он принял охотно это предложение, хотя и сомневается, будет ли кому-нибудь интересно читать сейчас о принципе относительности. Он показал газетную страницу, заполненную сверху донизу траурными объявлениями.

– В наших газетах, – сказал Эйнштейн, – не говорится о самом главном. Гнев народа обращается против правителей, развязавших эту бойню. Народ жаждет мира, Благородный Либкнехт, выступивший первого мая прошлого года с призывом «долой войну!», томится на каторге, но в конце октября снова начались волнения матросов военного флота в Киле. Их судили полевым судом и многих расстреляли. Русская революция, вспыхнувшая в феврале, привела массы в движение. В Берлине бастуют рабочие военных заводов. Роллан пишет мне, что то же самое творится во Франции. Женщины-работницы демонстрировали на Елисейских полях в Париже. Они кричали: «Вон Пуанкаре, кончайте войну!» Солдаты-отпускники вступились за них, когда полиция набросилась на демонстранток… Нет, решительно сейчас не до теории относительности!

Зоммерфельд, рассматривавший молча корректурные листы, обратил внимание на подзаголовок книги: «Общедоступное изложение».

– Правильнее было бы поставить здесь: «Обще-НЕдоступное изложение»! – откликнулся Эйнштейн и в первый раз за время этой беседы повеселел.

– Что еще даете вы в печать в ближайшее время? – спросил Зоммерфельд.

– Работу, прилагающую идеи теории тяготения к строению вселенной в целом, – ответил Эйнштейн. – Название работы: «Космологические соображения в связи с общей теорией относительности».

– Вас удивляет, что я взялся за эту тему сейчас, когда происходит эта ужасная бойня? – продолжал Эйнштейн, заметив изумление на лице своего собеседника. – И все же моя совесть ученого подсказывает мне, что куда правильнее заниматься сейчас проблемами этого рода, нежели тем, над чем трудятся нынче мои друзья герр Габер и герр Нернст. Вы слышали, что правительство наградило их чином майора?..

Зоммерфельд знал, что Фриц Габер, член Прусской Академии и автор знаменитого метода получения азота из воздуха, занят производством взрывчатых веществ для армий Гинденбурга и Макензена.

Темой работ Вальтера Нернста было изготовление удушливых газов.

4

Номера берлинских «Зитцунгсберихте» в силу обстоятельств военного времени – подводные лодки Тирпица как раз в это время начали блокаду морских путей – были получены и прочтены в Лондоне с немалым запозданием. Тем не менее уже в марте 1917года Королевское астрономическое общество, собравшись на экстренное заседание, постановило немедленно образовать комитет для подготовки к полному солнечному затмению 1919 года. (Что касается предыдущей немецкой экспедиции в Крым, то она была задержана и интернирована русскими властями, так и не доехав до места назначения!)

Речь шла по-прежнему о проверке смещения звезд около диска Солнца, но теперь уже о проверке не одной, а двух возможных цифр: 0,87 или 1,75 дуговой секунды. От ответа на этот вопрос зависел выбор между двумя законами тяготения, между двумя научными эпохами, между двумя картинами физического мира.

Зона полного солнечного затмения 29 мая 1919 года пересекала Атлантический океан между Бразилией и Экваториальной Африкой.

Еще дымилась выжженная и окровавленная земля Фландрии, Галиции, Польши. Десять миллионов трупов были похоронены в этой земле. Вспыхнула ярким пламенем революция немецких и венгерских солдат и крестьян. Знамя коммуны было поднято в Мюнхене и Будапеште. Революция была подавлена. Догорали пепелища пожаров в Берлине, залитом кровью восставших спартаковцев. Снаряды рвались на Габерландтштрассе, где в доме № 5 помещалась квартира Эйнштейна.

Русские рабочие и крестьяне сражались за свободу, за мир, за науку, за Человека. Шел «1919, незабываемый», год Петрограда и Белой Церкви, Орла и Каховки…

Именно в эти дни на острове Принчипе в Гвинейском заливе (в Африке) под руководством Артура Эддингтона и в бразильском городке Собраль, где обосновалась группа астронома Кроммелина, были сделаны снимки звезд.

Полная фаза затмения на Принчипе продолжалась 302 секунды. Едва лишь диск Луны прикрыл Солнце и вспыхнул бледный венец «короны», набежавшие облака окутали небо, и казалось, все обречёно на неудачу. Сохраняя спокойствие, Артур Эддингтон приказал наблюдателям выполнять установленный заранее план. В тишине, прерываемой стуком метронома, в удушливо-влажной мгле внезапно опустившейся тропической ночи кипела напряженная работа. Перезаряжались кассеты с фотографическими пластинками, отсчитывались секунды, люди не смотрели ввысь, людям некогда было следить за волшебным небесным зрелищем… Шестнадцать фотографий было получено, и на первых снимках звезды не вышли совсем. На четырнадцатом и пятнадцатом сквозь разрывы в облаках проступило несколько звездных изображений. На шестнадцатой фотографии, снятой перед самым концом затмения, отчетливо получились отпечатки всех избранных для измерения звезд.

Группа Кроммелина на Собрале, пользуясь благоприятной погодой, выполнила свою программу.

6 ноября 1919 года собрались на объединенное заседание члены обоих королевских обществ – Британского [41]

[Закрыть]и Лондонского астрономического.

Председательствовал сэр Джозеф Джон (в просторечье «Джи-Джи») Томсон, один из корифеев физического эксперимента и старейшина европейской физики.

– Результат окончательной обработки данных, полученных обеими экспедициями, – читал докладчик, и можно было заметить, что рука его, держащая бумажный лист, дрожит, – результат таков:

в заливе Собраль: 1",98

на острове Принчипе: 1",61

средняя из двух цифр: 1",79

предсказание теории Эйнштейна: 1",75

Глубокое молчание воцарилось в зале.

Глава десятая. «Я не ожидал ничего другого!»

1

– Я не ожидал ничего другого, – спокойно сказал Эйнштейн собеседнику, посещавшему его в те годы в Берлине. Выдвинув ящик стола, он извлек оттуда пачку фотографий.

– Вот они. Я получил их на днях от Эддингтона и все еще не могу смотреть на них без волнения…

Он принялся молча разглядывать снимки, потом воскликнул:

– Великолепно! Удивительно!

Собеседник поспешил подтвердить, что успех, достигнутый общей теорией относительности, действительно великолепен и будет вписан золотыми буквами в историю науки.

– Какой теории? При чем тут теория? – раздраженно перебил Эйнштейн. – Я говорю о фотографиях. Они прекрасны. Я никогда не мог вообразить, что можно создать такие чудесные, такие прелестные снимки!

И он с детским восторгом в заблестевших глазах осторожно погладил лоснящуюся поверхность фотографий, словно бы желая убедиться в том, что черные пятнышки звезд находятся на своем месте.

– …А что касается теории, то я повторяю вам, что не ожидал ничего другого. Мое убеждение в том, что предсказание теории окажется выполненным, было не меньшим, чем уверенность, что сегодня вторник, а не пятница… И когда поздно вечером, – это было 23 октября, и я был тогда в Лейдене, – профессор Герцшпрунг доставил мне письмо, полученное им от Эддингтона, с сообщением об открытии, я сказал ему то же, что говорю сейчас вам: я не ожидал ничего другого! И я благодарю судьбу лишь за то, что смог дожить до этого известия…

Собеседник рассказал о «невероятном, о потрясающем впечатлении», произведенном цифрами Принчипе и Собраля. Это отмечается всеми наблюдателями, как нечто, не имеющее равных в истории науки.

– Все только и говорят о теории относительности. Тысячи людей, которые никогда ранее не задумывались над вопросом о тяготении, подхвачены этой волной. Известность ваша, – продолжал собеседник, – достигла размеров неимоверных. Два американских студента заключили даже пари, дойдет или не дойдет письмо, посланное из Штатов с надписью на конверте: «Европа. Альберту Эйнштейну».

– Письмо дошло, – сказал, смеясь, Эйнштейн, – и дошло в нормальный срок. Что ж, это доказывает только, что почта работает хорошо! Я получил еще немало писем. Среди них маленькое стихотворное послание от моих швейцарских друзей-физиков. Вот оно:

«Альберту Эйнштейну

от коллоквиума физиков в Цюрихе:

 
Вмиг исчезли все сомненья —
Луч подвержен искривлены,
Звездный луч издалека!
Славен наш Альберт в веках!»
 

Я ответил им тоже в стихах:

«Коллоквиуму физиков в Цюрихе

от Альберта Эйнштейна:

 
Мамаша Солнце нам тепло дарит
И не выносит тех, кто дерзостно мудрит,
А посему в теченье долгих лет
Она таила свой большой секрет.
Но вот недавно доченька Луна
Пришла к ней в гости.
Радости полна
Мамаша Солнце приоткрыла тайну,
И Эддингтон был тут же не случайно!
Вот так, друзья, без робости и страха,
Когда случится вам нечаянно дать маху,
Утешьтесь! Если даже солнцеликий
На удочку попался Феб великий
И откупиться вынужден был жертвой,
То что сказать о человеке смертном!»
 

– Цюрихские физики, – продолжал Эйнштейн, – бесспорно, могли оценить по достоинству результаты научных экспедиций Эддингтона и Кроммелина. Мой девятилетний сын Эдуард принадлежит, однако, к числу тех, кто не вполне понимает смысл происходящего. Он спросил меня недавно: «Папа, почему ты стал такой знаменитый? Что, собственно, ты сделал?»

– И что же вы ему ответили?

– Не могу скрыть от вас, что я был застигнут врасплох. Подумав, я ответил так: «Когда слепой жук ползет по изогнутому суку, он не замечает, что сук искривлен. Мне посчастливилось заметить то, чего не заметил жук!» Как вы понимаете сами, речь идет тут о кривизне пространства. Конечно, не совсем удобно, что в моей маленькой притче мне пришлось сравнить человечество со слепым жуком, но как иначе мог бы я ответить моему девятилетнему сыну! И кстати сказать, в вопросе о кривизне и о четырехмерности «Пространства – Времени», некоторые мои уважаемые читатели не проявляют, мягко выражаясь, должного старания отделить правду от самых диких вымыслов. Долю вины, впрочем, надо возложить на Минковского. Он сделал важный вклад в развитие математического аппарата теории. Физическое значение этого аппарата огромно. Но что касается натурфилософских воззрений моего покойного профессора, то нельзя не почувствовать в них весьма определенного привкуса. Минковский придавал четырехмерному континууму [42]

[Закрыть]самостоятельную реальность. В своей знаменитой речи – 12 сентября 1908 года – на съезде натуралистов в Кёльне он торжественно провозгласил конец отдельному существованию пространства и времени. «Отныне, – так заканчивалась эта речь, – пространство и время, как самостоятельные сущности, превращаются в тени, и только их соединение приобретает право на реальность!» Между тем – этого Минковский не мог или не хотел понять – существование континуума нисколько не означает обезличивания времени, как особой физической реальности. Рассматривая время как четвертую координату, равноценную координатам пространства, Минковский приходил к выводам, против которых протестует не только обыденный здравый смысл (это еще куда ни шло), но и живая физическая действительность. Четырехмерный континуум, понимаемый грубо геометрически, – Минковский назвал его «миром», – содержит в себе не события, развивающиеся во времени, а статично-застывшие «точки» и «линии». Будущее в таком «мире» сосуществует рядом с настоящим и прошедшим. Нельзя сказать, чтобы эта идея не пришлась по вкусу спиритам, теософам и прочим любителям сверхчувственного, которых развелось сейчас видимо-невидимо, как комаров на болоте!

Эйнштейн сказал, что рост мистицизма характерен вообще для эпох социального упадка и распада тканей общества. Военное поражение Германии, голод и разочарование, царящие в этой стране, служат питательной средой для микробов декаданса и всяческой патологии в культуре и искусстве… К сожалению, его, эйнштейновская, теория не избежала общей участи. Ее подхватили необразованные газетные «комментаторы», а порой и просто шарлатаны, толкующие вкривь и вкось отдельные положения теории. Пессимисты и плакальщики по «гибнущему человечеству» уверяют, что «все относительно» и все суета сует, ссылаясь при этом на «теорию профессора Эйнштейна».

– Спириты, сделавшие своей профессией сношения с потусторонним миром и «четвертое измерение», берут в свидетели опять-таки меня и мою теорию… Если бы я собирал все статьи и брошюры, а также приглашения на конгрессы й доклады по спиритизму, «метапсихологии» и прочей чертовщине, которые я получаю ежедневно, то образовалась бы куча, для которой не хватило бы нескольких мусорных ям!

– Появились даже романы, пьесы и поэмы на тему о вашей теории, – заметил собеседник.

– Увы, даже такой серьезный и образованный писатель, как Герберт Уэллс (которого я ценю), не проявил достаточного знания дела в обращении с научным материалом теории относительности. Я прочитал его последний роман…

– Вы имеете в виду «Люди-боги»?

– Да. Одна из глав этого романа называется «Тень Эйнштейна» или что-то в этом роде. Роман сам по себе превосходен и подлинно поэтически рисует жизнь людей в обществе, устроенном лучше, чем наше. Сатирическое изображение некоторых ископаемых деятелей нашей современности – там выведен, между прочим, мистер Черчилль – также сделано кистью мастера. Но что касается научной основы сюжета, то приходится только развести руками… Сюжет держится на том, что «существует» – «согласно Эйнштейну», заметьте! – четвертое измерение пространства, в котором «располагаются параллельно друг другу трехмерные миры, подобно листкам книги»… Расстояние между соседними вселенными пустяковое – какой-нибудь метр или фут, – но этот метр пролегает «по четвертому перпендикуляру». Остается только сделать шаг по этому перпендикуляру, чтобы попасть в другой мир! Это и совершают персонажи «Людей-богов». Нечего говорить, что в отношении научной осведомленности по поводу истинного смысла «четвертой координаты» знаменитый писатель ушел немногим дальше моего девятилетнего сына Эдуарда!

– Папа и его кардиналы тоже проявляют повышенный интерес к вашей теории, – заметил собеседник. – Разнесся слух, что «согласно теории относительности» картина мира Коперника «совершенно равноправна» картине Птолемея. Безразлично, иными словами, считать ли, что Земля обращается вокруг Солнца или Солнце движется вокруг Земли. А если так, тогда инквизиторы, сжегшие на костре Джордано Бруно и судившие Галилея, были не так уж не правы! Что вы на это скажете?

– Скажу, что это мнение вздорно. Оно коренится в недостаточном понимании теории относительности и ее подлинного смысла. Не могут или не хотят понять, что нужно отличать математическую структуру законов природы от их физического содержания. Теория относительности – частная и общая – действительно устанавливает, что все механические системы равноценны с точки зрения математического описания событий, но это вовсе не противоречит тому, что сами события физически реально происходят в совершенно определенной системе. Равномерно движущийся поезд, например, может рассматриваться как «покоящийся», а рельсы со всею окружающей местностью как «равномерно движущиеся». Это значит, что формулировка законов природы не зависит от выбора системы «поезд» или «местность», но машинист на паровозе, он-то ведь знает, что топит и смазывает паровоз, а не окружающую местность! И если мы обратимся к системам «Земля» и «Солнце», то опять увидим, что физически фиксация всех движений внутри планетного мира должна быть произведена по отношению к Солнцу, и только к Солнцу. Это ясно уже из того, что точка общего центра масс Земли и Солнца располагается внутри объема, занимаемого Солнцем. Таким образом, общая теория относительности пользуется физической картиной мира Коперника совершенно в такой же мере, как и ньютоновская механика. И, скажем, предсказание насчет векового перемещения орбиты Меркурия сделано теорией относительности в рамках именно картины Коперника! То же самое можно сказать и о прогнозе, касающемся отклонения лучей света в поле тяготения Солнца… Я не знаю, что думает на этот счет его святейшество папа, но что касается меня, то физическая реальность гелиоцентрической системы для меня несомненна. И я полагаю также, что Николаю Копернику, больше чем кому-либо другому, мы должны быть признательны за освобождение человеческой мысли от цепей клерикального гнета, сковывавшего науку!

Эйнштейн помолчал, и собеседник увидел, как изменилось вдруг и стало серьезным его лицо. Он продолжал:

– Есть, вероятно, еще одна причина того необычного общественного отклика, который мы сейчас наблюдаем: контраст с только что пережитой ужасной войной. Люди устали от зрелища смерти и разрушения. И вот они прочли в газетах об открытии в науке, сделанном совместными усилиями ученых двух еще вчера враждовавших лагерей. И это событие потрясло народы, увидевшие в этом путь к мирной, лучшей жизни… Но если уж говорить о событиях в науке, то произошло нечто, заслуживающее гораздо больше внимания, чем отклонение света звезд и «подтверждение теории Эйнштейна».