Текст книги "Альберт Эйнштейн"

Автор книги: Владимир Львов

Глава пятнадцатая. Бомба времени

1

Угасала жизнь Эльзы Эйнштейн. Трех лет не прошло с тех пор, как они покинули родные края. Воздух, которым дышала Эльза, был чужим воздухом, небо над ее головой, земля под ее ногами были чужими, холодными. Она не смогла привыкнуть к ним. Она умирала.

Мир пустел вокруг Эйнштейна.

В эти дни касание руки друга было нужней, чем всегда, и быстрые тонкие худощавые руки, руки Элен Дюкас, были неотлучно с ним. Молчаливая и не знавшая усталости, она перепечатывала его рукописи, отвечала на десятки и сотни писем, приходивших ежедневно на имя Альберта Эйнштейна. Незаметно и неслышно чашка крепкого кофе и набитая табаком трубка появлялись на его заваленном бумагами столе…

Он работал. Еще один друг был с ним в эти нелегкие дни. Молодой поляк, к которому он отнесся с отеческой заботой в холодном, неприветливом городе, – это было шестнадцать лет назад – вновь появился на его пути.

Для Леопольда Инфельда – мы говорим о нем – эти годы не прошли даром. Его именем было подписано немало работ, касавшихся узловых вопросов теории физического мира. Вместе с Максом Борном он опубликовал нелинейное обобщение максвелловых уравнений поля – знаменитую статью, обсуждавшуюся оживленно на всех теоретических семинарах мира. Фашистское правительство Польши не интересовалось максвелловыми уравнениями поля! Оно преследовало, арестовывало, изгоняло лучших людей страны. Инфельд должен был покинуть кафедру физики, которую он занимал в университете Львова. Он изложил свое затруднительное положение в письме к Эйнштейну, и тот ответил, что добился для него места стипендиата в Принстоне. «Приезжайте, есть хорошая тема для работы», – так заканчивалось письмо.

И вот весенним утром 1936 года Леопольд Инфельд шел по улицам Принстона и должен был сразу убедиться в том, что жизнь этого маленького городка, затерявшегося среди зеленых рощ Нью-Джерси, стала неотделимой от имени Эйнштейна. По-видимому, он стал главной темой разговоров для жителей Принстона! В кофейной, недалеко от станции железной дороги, куда зашел Инфельд, чтобы собраться с мыслями перед встречей, посетители с восторгом рассказывали друг другу, что вчера «старый док» (так они называли Эйнштейна) был здесь, чтобы отведать засахаренных орехов. «Он их так любит, и Крис (хозяин кофейной) особенным образом их для него поджаривает!» Перед входом в кино обсуждалась новая картина «Вива Вилья», и было замечено, что «док что-то уж давно не ходил в кино». Наконец на аллее университетского парка до слуха Инфельда донеслись звуки развеселой песенки, которую напевала шумная гурьба студентов. Слова песни звучали примерно так:

 
Кто в математике силен
И в интегралы кто влюблен,
Кто воду пьет, а не рейнвейн,
Для тех пример – наш Аль Эйнштейн!
 
 
И хоть, закончив свой обед,
Гуляет редко наш Альберт,
Мы просим господа-творца —
Пусть острижет он молодца!
 

«Здесь только и говорят о нем», – подтвердили Инфельду в кирпичном, старой постройки, здании, которое принадлежало к университетскому городку. Здание называлось «Файн-холлом», и, кроме математического факультета, в нем размещался временно институт высших исследований. На мраморной плите камина в одной из зал первого этажа бросалась в глаза сделанная резцом надпись. Подойдя ближе, посетитель мог прочитать тот самый афоризм об «утонченном, но не злом боге», о котором он столько слышал раньше…

Инфельд постучал в дверь с табличкой «209». Громкое «herein» [60]

[Закрыть]раздалось в ответ на стук, и, переступив через порог, посетитель увидел Эйнштейна. Шестнадцать лет назад вот так же он входил к нему в Берлине. Шестнадцать лет! «Его длинные волосы поседели, совсем желтое лицо иссекли тяжелые морщины, на нем лежала печать усталости». Все та же рубашка без воротничка, помятые брюки, сандалии на босу ногу. «Я ожидал хотя бы короткой частной беседы, вопросов о том, когда я приехал, как доехал, что нового в Европе и т. д.».

Все было иначе. «Вы говорите по-немецки?» – был первый вопрос. «Да», – отвечал Инфельд. «Тогда я вам расскажу, над чем я сейчас работаю…»

Стук в дверь прервал лекцию. Вошел Туллио Леви-Чивитта, знаменитый математик, чьи труды послужили двадцать лет назад основой математического аппарата общей теории относительности. Леви-Чивитта отказался принести фашистскую присягу в университете Рима. Теперь он был здесь, и он не говорил по-немецки. Перешли на английский язык, «состоявший у Эйнштейна примерно из 300 слов, произносимых особым образом». Ресурсы английского у Леви-Чивитта были еще меньше. Инфельд внимательно наблюдал и запоминал то, о чем говорили хозяин комнаты и маленький, худощавый, жестикулировавший итальянец. «Они стояли у доски и обсуждали формулы, пользуясь языком, по их мнению, английским!» Потом отправились домой к Эйнштейну на улицу Мерсер, номер 112. Тихая, обсаженная деревьями улица и двухэтажный маленький дом с прекрасным садом, куда выходило окно рабочего кабинета… И только тогда Инфельд услышал первое и единственное за весь день замечание, не относившееся к проблеме гравитационных волн и к вопросу связи уравнений движения тел с уравнениями метрики поля:

– Прекрасный вид из этого окна!

Они работали вдвоем целыми днями в комнате Эйнштейна на втором этаже дома на Мерсер-стрит, 112. Первый этаж, с тех пор как заболела Эльза Эйнштейн, служил домашним лазаретом. «Тогда уже не было надежды, что удастся сохранить ей жизнь, хотя для этого делалось все возможное». Он работал. Смерть пришла к Эльзе, и он не прекратил работы. Инфельд навестил его после похорон и увидел его померкшее лицо и щеки, обвисшие и пожелтевшие больше, чем обычно. Инфельд сжал ему руку и не смог вымолвить слов сочувствия. Они приступили к обсуждению вычислений, сделанных за ночь. «Не было такой силы, которая могла бы оторвать его от работы, пока в нем теплилась хоть искра жизни».

2

В один из дней октября 1938 года на заболоченном пустыре Флешинг-Медоу, что на северо-восточной окраине Нью-Йорка, можно было видеть группу землекопов, занятых бурением довольно глубокой и широкой скважины. Проходка потребовала известного времени: скалистое ложе Нью-Йорка имеет твердость гранита. Когда все было закончено, в шахту, на глубину 15 метров, был опущен полый стальной снаряд особенной формы, рассчитанной на сопротивление сильному сжатию, а также действию огня и воды. Местом этой операции была строительная площадка международной выставки, открытие которой намечалось на весну. Содержание «бомбы времени» – так был назван пустотелый стальной снаряд – заключалось в нескольких документах, написанных особо стойкой краской на бумаге, пропитанной соответственным составом. Надпись на «бомбе» и на обелиске, установленном на поверхности земли, предлагала извлечь содержимое ровно через 5 тысяч лет: в 6939 году. Среди замурованных бумаг было «Письмо к потомкам», написанное собственноручно Альбертом Эйнштейном.

– ФДР [61]

[Закрыть]сам позвонил из Вашингтона и попросил написать что-нибудь размером в сто слов, – смущенно улыбаясь, объяснил он домочадцам. – ФДР сказал, что хотелось бы как можно яснее и короче передать тем, кто будет жить через пять тысяч лет, мысли и чувства нашего времени. И я написал…

Он написал:

«Наше время богато творческой мыслью, и открытия, сделанные нами, могли бы значительно облегчить нашу жизнь. С помощью электрической энергии мы пересекаем океаны. Мы используем электричество для того, чтобы избавить человечество от утомительного физического труда. Мы научились летать, и мы умеем легко посылать сообщения по всей планете с помощью электрических волн.

Но при всем том производство и распределение товаров у нас совершенно не организовано, и люди вынуждены жить в страхе, боясь быть выброшенными из экономического цикла и лишиться всего. Кроме того, люди, живущие в разных странах, через неравномерные промежутки времени убивают друг друга, и поэтому каждый, кто думает о будущем, должен жить в постоянном ужасе.

Я верю, что наши потомки прочтут эти строки с чувством оправданного превосходства.

Альберт Эйнштейн. 10 августа 1938».

Он писал эти строки, думая неотступно о молодых испанцах, сражавшихся как раз в эти дни за свою свободу на развалинах университетского городка, на Эбро, у Теруэля. Они были плохо вооружены, эти юноши и девушки, и против них были брошены итальянские танки и бомбардировщики Люфтваффе. «От исхода этой войны зависит многое», – сказал с тревогой Эйнштейн посещавшему его в те дни сотруднику и другу. Однажды друг пришел и сказал, что в утренних газетах напечатано сообщение о крупной победе республиканских войск. «Я заметил, – вспоминает автор мемуаров, – свет в его глазах». «Это звучит как голос ангелов!» – сказал Эйнштейн с выражением такого неизъяснимого волнения, какого я никогда в нем раньше не замечал…» Собирали средства в фонд комитета друзей испанской свободы и снаряжали батальон добровольцев «Авраам Линкольн». Кто-то подал мысль попросить у Эйнштейна рукописный экземпляр какой-нибудь из его работ, ну хотя бы знаменитую рукопись теории относительности девятьсот пятого года. Эйнштейн ответил, что подлинник этой рукописи вряд ли существует, что он погребен в архивах «Анналов физики» и достать его там невозможно. Но он, Эйнштейн, готов переписать вновь от руки эти тридцать страничек, если комитет видит в том хоть малую пользу… Рукопись была переписана. Ее купили коллекционеры. В сорок четвертом году библиотека конгресса приобрела рукопись за 6 миллионов долларов.

Испанская республика пала. Известие об этом молниеносно разнеслось по Файн-холлу. Коридоры и аудитории долго не могли успокоиться, и то здесь, то там собирались группы взволнованных людей.

– Это начало конца! – негромко сказал Эйнштейн, присутствовавший в тот день в качестве почетного гостя на одном из факультетских семинаров.

– Конца чего? – спросил один из слушателей.

– Конца эпохи, открывшейся версальским мирным договором, – последовал ответ.

– Что будет дальше? – продолжал Эйнштейн. – Победа фашизма в Европе? Да, наверное. А потом?.. Не трагично ли, что в тот самый момент, когда мы занимаемся с вами вопросом, что произойдет вот с этим электроном, – он показал на знаки, начерченные мелом на доске, – в эти мгновения льется потоками кровь и решаются судьбы человеческого рода… Мне страшно, да, мне страшно за человечество!

– Но есть же на свете сила, прокладывающая путь к лучшему будущему! – нетерпеливо воскликнул один из участников семинара.

Эйнштейн внимательно посмотрел на говорившего и задумчиво сказал:

– Я знаю, что вы имеете в виду. Да, это единственная надежда. – И, круто повернувшись к доске, перешел к начерченным на ней выкладкам.

3

Предметом научного сообщения, послужившего поводом для его прихода сюда, в кирпичное здание Файн-холла, был удивительный поворот, заставивший еще раз вспомнить о частной теории относительности. Уравнения новой механики, как знает читатель, охватывают область сверхбыстрых (соизмеримых со скоростью света) движений тел» Уравнениям этим, как полагали некоторые, суждено было поэтому навсегда остаться занятной игрой ума, лишенной какого-либо практического значения. История посмеялась над этими пророками.

Начало тридцатых годов вызвало к жизни новый вид машин: лабораторные физические установки, в которых потоки атомных телец: электронов, протонов, альфа-частиц – разгонялись до скоростей и кинетических энергий, исчисляемых миллионами – пока еще только миллионами – электроновольт. Не было ясно – мы говорим об эпохе тридцатых годов, – не было ясно еще, до каких пределов дойдет эта гонка энергий и скоростей и куда приведет физику эта новая область лабораторной техники. Одно лишь было очевидно: изучение глубоких недр вещества немыслимо без этих мощных и тонких механизмов, и любая страна, озабоченная будущим своей науки, не могла остаться в стороне от них. Важной вехой – весной 1930 года – явилось изобретение калифорнийца Эрнеста Лоуренса. Протоны или другие ядерные заряженные частицы, введенные в циклотрон, – так была названа установка, придуманная Лоуренсом, – подхватываются совместным действием магнитного и электрического полей. Магнитное поле заворачивает пучок частиц по кругу. Переменное электрическое поле подстегивает их короткими толчками всякий раз, когда частицы минуют полуокружность. После каждого толчка скорость увеличивается, что заставляет ускоряемый пучок переходить на окружность все большего и большего радиуса (чем быстрее частица, тем труднее магнитному полю искривить ее путь). Совершив таким способом сотни оборотов по раскручивающейся постепенно спирали, приблизившись, наконец, вплотную к стенке камеры [62]

[Закрыть], протоны вылетают сквозь окошко наружу, к поджидающей их мишени.

Начав со сравнительно небольшой установки, умещавшейся на лабораторном столе, Лоуренс к 1939 году превратил свой циклотрон в довольно внушительное сооружение. Вес одного лишь электромагнита в нем достигал 200 тонн, а диаметр полюсных наконечников магнита – полутора метров. Описав около 300 полных оборотов и набрав до 8 миллионов электроновольт энергии, протоны, выброшенные этой огромной пращой, оказывались в распоряжении экспериментатора… Можно ли было рассматривать эту машину как предел достигнутых возможностей? Конструкторы-практики отклоняли подобную мысль. Предполагалось строить новые установки того же типа, все больших и больших размеров.

Новое и давно учитываемое теоретиками обстоятельство опрокинуло эти надежды! Рост скорости частиц и постепенное ее приближение к скорости света обещали неминуемо привести к известному результату: расчеты обычной, ньютоновской механики должны были перестать служить, и циклотроны, построенные по этим расчетам, выйти из строя. Что следовало ожидать конкретно? Механика теории относительности предсказывает, как известно, резкое возрастание массы любого тела по мере приближения его скорости к быстроте света. Масса протона, ускорившегося, например, до такой степени, что его энергия движения становится равной 10 миллионам электроновольт, должна увеличиться на 1 процент против «массы покоя». Отяжелевший протон начнет ощутимо замедляться, запаздывать в своем движении, что немедленно же нарушит настройку циклотрона. Эта настройка основана как раз на точном равенстве времен обращения частиц по виткам спирали. При нескольких миллионах электроновольт прирост массы может быть еще нечувствительным, и циклотрон будет работать нормально. Начиная с 10–12 миллионов, как предсказывала теория, надо ждать нарушения режима и прекращения работы машины.

Это предсказание оправдалось!

Теория относительности Эйнштейна вторгалась, в первый раз в своей истории, в работу конструкторов и инженеров, вторгалась пока еще отрицательным, лимитирующим образом. Но то был лишь первый этап. Следующим шагом должна была стать реконструкция техники ускорителей частиц на основе теории относительности. Тот же самый закон природы, который в одних условиях создает преграду для человека, может быть обращен, может быть повернут, как бывало уже не раз, на преодоление преграды! Это было сделано без промедления. Первые варианты новых идей, вынесенные на заседание принстонского семинара, были доложены и обсуждены в присутствии Альберта Эйнштейна.

Проект установки, получившей позже название «бетатрона», предусматривал, в частности, возможность огромного убыстрения легчайших атомных телец-электронов, для которых «релятивистский» [63]

[Закрыть]рост массы практически сказывается уже на самых ранних этапах разгона. (Электроны почти в 2 тысячи раз легче протонов, и вследствие этого они набирают скорость, при прочих равных условиях, в 2 тысячи раз более быстрым темпом, чем протоны.) Уже при кинетической энергии в 2 миллиона электроновольт электроны мчатся с быстротой, равной 98 процентам скорости света, и масса, их увеличивается вдесятеро по сравнению с массой в состоянии покоя! Весь расчет работы электронных ускорителей, от начала и до конца, должен, таким образом, вестись на основе механики теории относительности. Наиболее полный и точный расчет такого рода – Эйнштейн прочитал об этом с нескрываемым любопытством в одном из научных журналов – был произведен вскоре русским физиком Яковом Терлецким из Московского университета Ломоносова, и русские же ученые Иваненко и Померанчук выяснили в дальнейшем теоретический предел для увеличения энергии частиц в бетатроне.

Дело в том, что, в отличие от циклотрона, частицы «прокручиваются» тут не по спирали, а по стабильной окружности, совершая не сотни, а сотни тысяч оборотов, прежде чем обрушиться на мишень. Это позволило сильно поднять потолок энергий, достигаемых в бетатроне. Однако, как показали Иваненко и Померанчук, более 200–300 миллионов электроновольт здесь выжать все же трудно, потому что при очень больших круговых скоростях электроны начинают излучать энергию в форме света, начинают светиться прямо на глаз сперва красноватым, а потом голубовато-синим сиянием! К этому надо было добавить, что бетатрон не может быть использован для разгона самых важных атомных снарядов – протонов и других заряженных ядерных телец. Все это требовало в дальнейшем новых идей и новых технических усилий, и основой для этих усилий продолжала оставаться механика теории относительности, механика Альберта Эйнштейна.

Эйнштейн был удовлетворен этим ходом событий. Он был доволен, узнав и о двух других новинках, подтвердивших, что теория относительности пустила глубокие корни в физике. Одно известие шло из соседнего Нью-Йорка, другое – опять из далекой Москвы. В лабораториях телефонной компании Белла физики Айве и Стилуэлл поставили опыт, позволивший впервые непосредственно измерить эффект «замедления часов», требуемый частной теорией относительности. Брался пучок излучавших свет водородных атомов и разгонялся до больших скоростей в электрическом поле. При рассматривании удаляющегося пучка через спектроскоп надо было ожидать, как всегда, сдвига частот световых волн (и соответственных спектральных линий) в красную сторону. Речь шла о так называемом «эффекте Доплера», наблюдаемом всякий раз, когда источник и приемник света сближаются либо удаляются друг от друга. При сближении число гребней, доходящих до приемника в секунду, растет, при удалении – уменьшается. Это и приводит к сдвигу частоты в фиолетовую либо в красную сторону. При очень быстрых движениях эйнштейновская механика предсказывает, однако, дополнительное изменение частоты, обязанное замедлению течения времени. «Растяжение» интервалов времени у движущихся атомов (по отношению к ходу часов в лаборатории) должно, в частности, увеличивать число световых колебаний в секунду, то есть смещать частоту в фиолетовую сторону. Это дополнительное – «релятивистское» смещение примерно в 500—1000 раз меньше основного доплеровского, но Айвсу и Стилуэллу удалось подметить и смерить релятивистский эффект с образцовой точностью!

В Москве молодой советский физик Павел Черенков обнаружил нечто еще более удивительное и не поддававшееся объяснению, пока к замку не подошел ключ теории. Двигавшиеся у Черенкова в сосуде с жидкостью чрезвычайно быстрые электроны от радиоактивного источника вызывали внутри жидкости световую волну, шедшую узким конусом вдоль трассы электрона. Ничего подобного не наблюдалось никогда с той поры, как физики научились следить за ходом волн света в материи! Положение разъяснилось, когда московские теоретики Игорь Тамм и Илья Франк рассмотрели математически движение так называемого «сверхсветового электрона», то есть электрона, летящего быстрее, чем распространяется свет в толще жидкости. Электромагнитная теория света Максвелла, неотделимая от частной теории относительности Эйнштейна, помогла установить, что впереди такого электрона должен образовываться как раз световой конус, напоминающий «ударную» (воздушную) волну сверхзвукового реактивного самолета. Скоро, очень скоро русское открытие было положено в основу новых физических приборов – «черенковских счетчиков», ставших наряду с ускорителями могущественным оружием атаки микромира…

Да, все это вселяло чувство законного удовлетворения и гордости, но к этому чувству примешивалось ощущение неясной тревоги. Гул пушек Мадрида и Барселоны заставлял вспомнить о тех днях, когда шла работа над теорией тяготения и все было омрачено гнетущим призраком Соммы и Вердена. Мысль уносилась еще на десятилетие назад, к началу века, к 1905 году, – году русского кровавого воскресенья, Цусимы и теории Альберта Эйнштейна. Тридцать пять лет подряд зловещая тень войны, не отставая, шла по пятам за ним и за прогрессом физики! Случайным ли было это сближение во времени, эта синхронность двух потоков событий? И куда ведет, где остановится гигантская раскручивающаяся спираль, чьей исходной точкой были его собственные, эйнштейновские, вычисления массы и размеров атомов? Последние дни года, последнего предвоенного года, застали его погруженным в раздумье, еще более тяжелое и гнетущее, чем то, с которым он писал свое «Письмо к потомкам».