 |
Эйнштейн выдвинул общую теорию относительности
Источник: Боданис Дэвид, 2009
Эйнштейна прославили не уравнение Е=mс2 и не статьи 1905 года. Если бы Эйнштейн ничего больше не создал, он получил бы признание в узком сообществе физиков-теоретиков, однако широкая публика вряд ли услышала бы его имя. И в 1930-х он оказался бы еще одним более или менее известным беженцем, ведущим спокойную жизнь, но не обладающим положением, которое позволяло ему подписать направленное в 1939 году Рузвельту письмо с предупреждением об атомной угрозе . Но, разумеется, все сложилось иначе. Эйнштейн создал кое-что еще, вытекающее из Е=mс2, но пошедшее гораздо дальше и сделавшее его самым знаменитым ученым мира.
То, что Эйнштейн опубликовал в 1905 год, охватывало лишь равномерное движение физических тел, в котором гравитация, способная ускорять их, особой роли не играла. Работа 1905 года получила название специальной теории относительности . Уравнение Е=mс2 остается "справедливым" и в этих случаях, но вот сохранит ли оно свою истинность, если отказаться от этих условий? Это ограничение, а наряду с ним и другие всегда тревожили Эйнштейна, и в 1907 году он впервые увидел возможность решения более широкого: "Я сидел за моим столом в бернском патентном бюро, и мне вдруг пришла в голову одна мысль... Она меня ошеломила". Впоследствии он назвал ее "счастливейшей мыслью всей моей жизни", поскольку через несколько лет, в 1910-м, она привела его к размышлениям о самой ткани пространства и о том, как воздействуют на нее масса и энергия физических тел. Работа заняла несколько лет - отчасти потому, что Эйнштейн, уверенно чувствовавший себя в физике, математикой владел всего лишь сносно. Он знал ее далеко не так плохо, как это следует из письма, посланного им уже в Америке одной университетской студентке: "Не тревожьтесь по поводу ваших затруднений с математикой. Уверяю вас, я испытываю еще большие". Однако затруднения эти вполне оправдывали упреки Германа Минковского , который, увидев ранние наброски Эйнштейна, сказал: "Математическое представление изящной теории Эйнштейна неуклюже - я имею право говорить это, поскольку в Цюрихе сам преподавал ему математику". Впрочем, у Эйнштейна имелся человек, способный помочь ему с математикой, - его старый университетский друг Марсель Гроссман .
"Счастливейшая мысль" 1907 года привела Эйнштейна к идее о том, что чем большая масса или энергия сосредоточены в каком-либо месте, тем сильнее искривляются в окрестности этого места пространство и время. Эта теория была куда более мощной, чем та, которую он разработал первой, поскольку она и охватывала гораздо больший круг явлений. Работа 1905 года получила название "специальной" теории относительности. Теперь настал черед общей теории относительности . Маленькое твердое тело вроде нашей планеты имеет небольшую массу и энергию и потому лишь незначительно искривляет вокруг себя ткань пространства и времени. Куда более мощное Солнце натягивает облекающую его ткань значительно туже. Уравнение, в котором суммируется эта идея, обладает великой простотой, удивительно схожей с простотой Е=mс2. В Е=mс2 царство энергии располагается с одной стороны уравнения, царство массы с другой, а мостиком, который их связывает, является знак "=". В новой, более широкой теории Эйнштейна речь идет о том, как вся "энергия-масса", находящаяся в определенной области, связана с окружающим ее "пространством-временем", или, символически, о том, что энергия-масса = пространство-время. "Е" и "m" уравнения Е=mс2 оказываются теперь просто членами, стоящими на одной стороне этого более общего уравнения. Примеры искривления пространства-времени. Земля со всей ее массой автоматически движется по кратчайшему пути из числа пространственно-временных "кривых", которые нас окружают. Гравитация здесь уже не сила, действующая в инертном пространстве, а скорее то, что мы наблюдаем, перемещаясь в конкретной конфигурации пространства и времени. Проблема, однако, в том, что данное умозаключение выглядит противоречащим здравому смыслу! Как могут искривляться пустые, по всей видимости, пространство и время? А именно это должно происходить, если расширенная теория, которая теперь включает в себя и Е=mс2, но в более обширном контексте, верна. Эйнштейн понимал, что его теории необходима экспериментальная проверка, некая демонстрация ее справедливости, причем настолько очевидная и мощная, что усомниться в ней никто уже не сможет. Да, но какая? Идея такой проверки следует из основного положения теории, согласно которому окружающее нас пространство искривлено. Если пустое пространство действительно может натягиваться и искривляться, тогда путь, по которому доходит до нас свет далекой звезды, должен "загадочным" образом изгибаться вблизи нашего Солнца. То есть должно происходить нечто схожее с крученым ударом в бильярде, при котором шар огибает лузу и уходит в другом направлении. Только теперь это должно происходить в небе, о наличии "угловых луз" в котором никто никогда и не подозревал. При обычных условиях мы не смогли бы заметить, как Солнце искривляет путь прохождения света, поскольку это случается, лишь когда световой пучок проходит совсем близко от нашего светила, сияние которого вообще никаких звезд в дневное время увидеть не позволяет. А как обстоит дело при солнечном затмении? См. Подтверждение общей теории относительности Энштейна