Дэвид Боданис - E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира

• Название: E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира
• Автор: Дэвид Боданис
• Издательство: КоЛибри
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-389-00499-3

В 1905 году, выведя свое знаменитое уравнение Е=mc², Альберт Эйнштейн подарил миру мощный источник энергии и открыл новые пути к познанию Вселенной. И теперь, более ста лет спустя, блестящий популяризатор науки Дэвид Боданис увлекательно и просто рассказывает об этом великом открытии. Герои его захватывающей, как детектив, книги — выдающиеся физики, среди которых Фарадей, Резерфорд, Ферми, Оппенгеймер, Гейзенберг и конечно же гениальный Эйнштейн.

---

С. 47 …мир, в котором скажем, 48 с небольшим км/час…: Этот образ взят из достойной всяческого уважения трилогии Джорджа Гамова о мистере Томпкинсе, на которой выросли поколения любителей науки. Когда Гамов описывал эту картину, она казалась фантастической; думаю, он рад был бы узнать, что еще до конца двадцатого века, «в феврале 1999-го» группа гарвардских исследователей, используя лазерное охлаждение, создала субстанцию «температура которой отличалась от абсолютного нуля лишь на одну пятидесятимиллиардную градуса» и в которой свет распространялся, с точки зрения внешнего наблюдателя, со скоростью несколько меньшей 48 км/час.

С. 47 …возвратились бы к их обычным статичным значениям…: Такие привычные термины, как «вес» и «набирать» массу используются здесь, опять-таки, для того, чтобы яснее показать происходящее.

С. 47 …пассажиры тоже ссохлись бы в размерах…: В учебниках говорится обычно, что

Ускоряющийся автомобиль будет сжиматься в направлении его движения, пока не ужмется до толщины папиросной бумаги. Однако, хотя непосредственное применение приведенного на с. 190 коэффициента сжатия показывает, что так оно и будет, в действительности происходит явление более тонкое и связано оно с тем, что свет, исходящий от разных частей автомобиля, должен и испускаться ими в разные моменты времени. Возникающие при этом искажения схожи с теми, что появляются, когда трехмерную землю изображают посредством двумерных Меркаторовых проекций.

С. 48 …спутники Системы глобального позиционирования …: Помимо требуемых специальной теорией относительности корректировок получаемых от спутников СГП сигналов существуют значительные эффекты, связанные с общей теорией относительности — хороший обзор их можно найти в книге Clifford M. Will, «Was Einstein Right: Putting General Relativity to the Test»[64] (Oxford: Oxford University Press, 1993). Мне нравится мысль о том, что миллионы людей, когда-либо державших в руках приемники СГП, смыкали пальцы на устройствах, внутри которых скрыты миниатюрные переложения логических последовательностей, возникших некогда в мозгу Эйнштейна, на язык техники.

С. 48 …ярлык «относительность»…: Формулировку «теория относительности» Эйнштейн в своей оригинальной статье 1905 года не использовал, она была предложена Планком и другими лишь год спустя. Название, ему и вправду нравившееся, исходило от Минковского, который в 1908 году говорил об эйнштейновских «постулатах инвариантности». Однако, хотя в то время и раздавались призывы принять измененное название, в 1920-х годах первый, не нравившийся Эйнштейну ярлык прилип к его теории окончательно.

С. 48 …неверное впечатление…: «Смысл слова «относительность» очень многими понимается неверно, — пояснял в 1929-м Эйнштейн. — Философы играют с ним, как дитя с куклой… Эта [относительность] вовсе не означает, что все относительно.»

Эйнштейна истолковали неверно главным образом потому, что очень многие именно к этому и были готовы. Сезанн говорил о необходимости сосредотачиваться только на том, что видите и измеряете лично вы: мазок красного там, пятно синего здесь. Это было воспринято как соответствие, выражаемому теорией относительности сомнению в существовании бесстрастного «объективного» фонового мира, который ждет лишь, подобно импрессионистской интерпретации парижского бульвара, чтобы все его приняли. В совсем уж недавнее время Том Стоппард, который любит подкапываться под общепринятые мнения, с удовольствием вкладывал в уста персонажей своих пьес упоминания об эйнштейновских эффектах, которые вроде бы подкрепляют эти воззрения.

Беда, однако, в том, что такое использование трудов Эйнштейна никакого отношения к ним не имеет. Как уже говорилось в этой книге, при тех скоростях с которыми мы обычно имеем дело в жизни, предсказываемые теорией относительности отклонения от привычных нам явлений настолько малы, что наблюдать их невозможно. И еще более существенным является тот факт, что теория относительности держится на сохранении нескольких ключевых инвариантов — скорости света, согласованности любой заданной системы координат и ее «равенстве» другим — все это полностью противоположно тому, как обычно изображают теорию Эйнштейна. Когда-то он сам объяснил это историку искусства, который предпринял попытку связать кубизм с теорией относительности:

Сущность теории относительности понята неверно… теория говорит лишь одно… общие законы таковы, что их форма не зависит от выбора системы координат. Однако это логическое требование не имеет никакого отношения к тому, как представляется единичный специфический случай. Множественность систем координат для такого представления не нужна [подчеркнуто]. Математическое описание целого в его отношении к одной системе координат является вполне достаточным.

В случае картин Пикассо все выглядит совершенно иначе… Этот новый художественный «язык» ничего общего с теорией относительности не имеет.

Эта цитата из книги Paul La Porte, «Cubism and Relativity, with a Letter of Albert Einstein»,[65]Art Journal, 25, no. 3 (1966), p. 246, приведена в книге Gerald Holton «The Advancement of Science, and Its Burdens»[66] (Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1998), p. 109. Далее Холтон делает весьма разумное замечание о том, что представление о множественности возможных систем отсчета это, фактически, суть всей современной науки, — если отсчитывать современность от Галилея ранних 1660-х; равным образом и множественные, но согласованные одна с другой проекции уже очень давно распространены в архитектуре.

С. 49 …и Эйнштейн, и Ньютон… за немыслимо короткое время: Лаврового венка заслуживает здесь все же Эйнштейн. Хорошо известны слова Ньютона о том, что за краткое время, проведенное им на ферме матери, он открыл дифференциальное исчисление, структуру света и закон всемирного тяготения. Однако слова эти были сказаны уже очень старым, вспоминавшим свое прошлое человеком. Вычисления, которые он произвел на ферме, большой доказательностью не отличались, — вместо числа 3600, которое мы использовали как показатель ослабления силы земного притяжения на орбите Луны, «доказывающий» пропорциональность этой силы обратному квадрату расстояния, неточности в измерении параметров Земли давали Ньютону весьма далекое от убедительности 4300 или около того. Помимо этого, он немного запутался и в том, какую роль играет центробежная сила, и в том, удовлетворяет ли движение Луны вихревой теории планет Декарта или не удовлетворяет, — в общем, по возвращении в Кембридж его еще ожидал немалый объем работы. Но, с другой стороны, самоуничижение — это, скорее всего, отнюдь не то, в чем нуждается человек, работающий на таком уровне.

Живо написанная статья: Curtis Wilson, «Newton and the Eotvos Experiment»[67], содержащаяся в его сборнике «Astronomy from Kepler to Newton: Historical Studies»[68] (London: Variorum Reprints, 1989), дает особенно хорошее представление о тонкостях, которые еще предстояло проработать Ньютону. Дальнейшие представления о трудностях, с которыми он столкнулся в чумной год, дает пятая глава Westfall, «Never at Rest: A Biography of Isaac Newton» (Cambridge: Cambridge University Press, 1987). См. также «The «Annus Mirabilis» of Sir Isaac Newton, 1666–1966»[69], ред. Robert Palter (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1970).

С. 49 Они будут изучать то, что им предлагают…: Что мне особенно нравится в Веблене, так это особое внимание, уделяемое им конкретной точке пересечения социального и интеллектуального начал — пересечению религии с наукой, которое неизбежно оказывается исполненным глубокого смысла. Чтобы понять его роль, нам следует в несколько большей мере углубиться в труды Эйнштейна.

И первым, что мы при этом обнаружим, будет великая вера Эйнштейна в единство. Одна часть традиционной физики строилась на обычной ньютоновской механике, в которой всегда имелась возможность сравнить двух наблюдателей: выяснить, кто из них движется быстрее, а кто медленнее, объективно установить, что у того из них, который едет в скоростном автомобиле и включает фары, свет этих фар будет распространяться «быстрее», чем у того, чья машина стоит на месте. А с другой стороны, Эйнштейн понимал, что вторая часть традиционной физики построена на развитии Максвеллом трудов Фарадея, и эта часть основана на одинаковости скорости света для любого равномерно движущегося наблюдателя. Стоит машина или едет, водители ее увидят свет фар, улетающий вперед со скоростью 300 000 000 м/с. Для Ньютона это было невозможным. Для Максвелла — неизбежным.

Большинство других ученых, столкнувшись с этим обстоятельством, пожимали плечами и отмахивались от него, однако для Эйнштейна «Мысль о том, что существуют две несопоставимых ситуации была непереносимой» (взято из статьи 1920 года, цитируемой в книге Fölsing, p. 171). Ибо Эйнштейн нередко говорил о том, что одним из его глубочайших нравственно-религиозных верований была приверженность к идеалу социального равенства. Любое неоправданное, несправедливое разграничение должно, если исследовать его с достаточной пристальностью, допускать разрешение, снимающее какое бы то ни было неравенство. Это принцип справедливости Джона Ролза[70] — да и каждого, кто верит в недопустимость незаслуженных разграничений, — распространенный на материальный мир, мир единый, каким его и должно было создать унитарное божество.