Эйнштейн во времени и пространстве. Жизнь в 99 частицах (страница 5)
Поскольку планировалось, что вскоре он поедет к Винтелерам, ему пришлось написать и Розе Винтелер – “дорогой мамочке”, как он часто к ней обращался:
Я не смогу приехать к вам на Троицу. С моей стороны было бы недостойно купить несколько дней блаженства ценой новых мук дорогого дитя, уже и так пострадавшего по моей вине… Напряженная интеллектуальная работа и созерцание Божественной Природы – вот те дающие силу и умиротворение неумолимо строгие ангелы, которые проведут меня через жизненные неурядицы… И все же до чего это странный способ уцелеть в житейских бурях – часто, в минуты просветления, мне кажется, что, почуяв опасность, я, как страус в пустыне, прячу голову в песок. Человек создает свой маленький мирок, столь незначительный и такой крохотный в сравнении с постоянно меняющимся масштабом всего сущего, но в нем он, как крот в вырытой им норе, чувствует себя удивительно большим и значительным[53].
7
На протяжении всей своей научной карьеры Эйнштейн часто использовал мысленные эксперименты как инструмент для решения задач и объяснения своих идей. Рукописи Эйнштейна полны рисунков, иллюстрирующих ход его рассуждений: поезда, дамбы и молнии, плавающий контейнер без окон, ползающие по веткам слепые жуки и сверхчувствительное устройство, способное испускать один электрон.
Во время обучения и работы Эйнштейн всегда опирался на зрительные образы. Анализируя свой мыслительный процесс, он говорил: “Похоже, слова, написанные или проговоренные, а также язык никакой роли для меня не играют”[54]. Формированию такого способа мыслить он во многом был обязан кантональной школе в Аарау, и именно там, когда Эйнштейну было шестнадцать, ему пришла в голову мысль, в равной степени воодушевившая и взволновавшая его.
Он представил себе луч света, одиноко несущийся сквозь тьму пространства, и человека, который ровно с той же скоростью бежит рядом с лучом. Эйнштейн понял, что, с точки зрения этого бегуна, свет будет “застывшим”, а горбы и впадины световой волны – неподвижны.
Однако Эйнштейн понимал, что это какая-та странная картина. Во-первых, нарушается один из установленных еще в XVII веке основополагающих научных принципов, согласно которому законы физики остаются неизменными вне зависимости от того, движется объект быстро, медленно или покоится. В соответствии с этим принципом свет не должен распространяться при одной скорости наблюдателя и “застывать”, когда скорость наблюдателя меняется.
Второе осложнение заключалось в том, что нераспространяющийся свет – это не зависящая от времени световая волна. Как отличить один момент времени от другого, если все неподвижно? “Мы приходим к не зависящему от времени волновому полю, – написал Эйнштейн позднее одному из друзей. – Но представляется, что ничего подобного существовать не может!”[55] Он интуитивно чувствовал: здесь что‐то не так.
В течение многих лет эта проблема продолжала занимать Эйнштейна, и именно она послужила отправной точкой для одного из его величайших открытий. Впоследствии он скажет: “Это был первый детский мысленный эксперимент на пути к специальной теории относительности”[56].
8
Эйнштейн любил, чтобы у него в кабинете на стене висели портреты Исаака Ньютона, Майкла Фарадея и Джеймса Клерка Максвелла. Они всю жизнь оставались его научными кумирами, первопроходцами, подсказывающими, каким курсом надо двигаться, чтобы достичь заветной цели.
Первым великим объединением, как называли это впоследствии физики, была работа Ньютона, который в конце XVII века показал, что сила притяжения одинакова и на небе, и на земле. Иначе говоря: яблоко падает на землю по той же причине, что и Луна не сходит с орбиты. Это утверждение далеко не очевидно. Ньютон установил единство двух миров, казавшихся абсолютно разными.
Второе великое объединение физики связано с работами двух других ученых, портреты которых висели в кабинете Эйнштейна. Сын кузнеца Майкл Фарадей родился в 1791 году. Фарадей показал, что движущийся магнит вызывает появление электрического тока. Точно так же переменный электрический ток производит магнетизм. Поднесите магнит к проволочной петле или проволочную петлю к магниту – в любом случае результатом будет электричество.
Фарадей был первым человеком, который с помощью магнита заставил двигаться железную стружку[57]. Он показал, что крошечные кусочки металла выстраиваются вдоль соединяющей полюса магнита изогнутой кривой. Фарадей предположил, что из магнита выходят похожие на усики “силовые линии”, образующие то, что он назвал “полем”. Магнетизм локализован не внутри магнита, а вокруг него – там, где есть силовые линии. Он доказывал, что именно эта странная невидимая “корона” – поле – обуславливает возбуждение электрического тока.