Эйнштейн во времени и пространстве. Жизнь в 99 частицах - Сэмюел Грейдон

его теория может иметь совершенно неожиданное следствие. Похоже, масса и энергия каким‐то образом связаны. “Это соображение – забавное и подкупающее, – сообщал он Габихту, – но, возможно, Господь Бог насмехается надо мной и водит за нос”[128].

В сентябре Альберт пишет продолжение июньской статьи, занимающее всего три страницы. Рассмотрев излучающее энергию тело сначала в покоящейся, а затем в равномерно движущейся системе отсчета, он сумел вывести уравнение, которое связывает скорость и массу. Следствием этого уравнения стала следующая теорема: “Если тело отдает энергию L в виде излучения, его масса уменьшается на L/V2”[129]. Это значит, что “масса тела есть мера содержащейся в нем энергии”. Фактически энергия и масса – одна и та же сущность, только скрывающаяся под разными масками.

Если в современных обозначениях записать результат специальной теории относительности в простейшем случае, его можно представить в виде уравнения: E = mc2. Эта самая знаменитая формула в науке – прямое следствие работы Эйнштейна, дополнение к уже сделанному за тот невероятный год чудес.

24

Вапреле 1906 года Эйнштейн получил повышение: он стал техническим экспертом II класса, и его жалование возросло до четырех тысяч пятисот франков. Он зарекомендовал себя как усердный сотрудник и талантливый патентный эксперт. И, как заметил начальник Эйнштейна, продвигавший его по служебной лестнице, еще важнее то, что теперь он герр доктор.

Семейство Эйнштейнов опять переехало. Они сняли верхний этаж дома на поросшей деревьями улице Эгертенштрассе. Теперь у них появилась своя мебель, а из окон открывался вид на горы Бернского Оберланда. Эйнштейну было двадцать семь, он был уважаемым человеком, профессионалом. Теперь, когда они переехали, домой он шел один, а не в компании Бессо. Габихт и Соловин давно уехали из Берна. Беззаботные дни канули в Лету, и Эйнштейн скучал по ним. С Марич они общались только по воскресеньям.

“У меня все хорошо, – писал он друзьям. – Я бумагомаратель, респектабельный государственный служащий с хорошим жалованием”[130].

У Эйнштейна оставалось достаточно времени для игры на скрипке и занятий физикой, но много времени уходило на двухлетнего сына. Эйнштейн не слишком возражал против тирании Ганса Альберта. Тот подрос и стал “серьезным, немного дерзким пареньком”[131]. Часто, когда мальчик дурачился, Альберт и Милева с трудом сдерживали смех. Они души не чаяли в сыне. Подражая ему, родители разговаривали с ним на его детском языке, так что правильно говорить по‐немецки Ганс Альберт начал только в пять лет.

Когда Эйнштейн был свободен от домашних обязанностей – например, не колол дрова и не таскал уголь, – он подолгу занимался своим маленьким сыном. У Ганса Альберта была пышно разукрашенная коляска, и на выходных Эйнштейн возил его в ней на прогулку. Он ухитрялся заниматься физикой, покачивая сына на коленях, и играл на скрипке, чтобы успокоить ребенка и научить его слушать музыку.

Эйнштейн мастерил для мальчика игрушки. Однажды из спичечных коробков он соорудил работающий фуникулер. “Это были лучшие мои игрушки, – рассказывал много лет спустя Ганс Альберт. – Из одних только веревочек, спичечных коробков и подобных мелочей он умел делать изумительные вещи”[132].

25

На некоторых физиков теория относительности произвела глубокое впечатление. К счастью для Эйнштейна, среди них был Макс Планк – один из наиболее уважаемых и влиятельных физиков того времени. После публикации статьи Эйнштейна Планк прочел лекцию о новой теории в Берлинском университете. Поползли слухи, у Эйнштейна появились сторонники, но, как Планк написал Эйнштейну в 1907 году, противники теории относительности по‐прежнему составляли “немногочисленную, но сплоченную группу”[133].

В следующие несколько лет у Эйнштейна завязалась оживленная переписка со многими европейскими физиками. Часто предназначенные ему письма приходили на адрес Бернского университета: корреспондентам Эйнштейна казалось вполне логичным, что автор теории относительности работает в академическом учреждении. “Честно говоря, я был удивлен, прочитав, что Вы вынуждены каждый день отсиживать в конторе по восемь часов, – написал один молодой физик, планировавший приехать в Берн и работать с Эйнштейном. – История любит злые шутки”[134].

Летом 1907 года первым в Берн к Эйнштейну приехал ассистент Планка Макс фон Лауэ. Ожидая Эйнштейна в фойе здания почты и телеграфа, Лауэ заметил довольно неопрятного круглолицего человека лет под тридцать, но позволил ему пройти мимо: он небезосновательно считал, что этот человек не может быть отцом теории относительности. Когда Эйнштейн вскоре вернулся, они познакомились и отправились пройтись.

За первые два часа Эйнштейну удалось опровергнуть большинство законов физики и заговорить Лауэ до полусмерти. Он угостил гостя сигарой, такой скверной, что Лауэ “случайно” уронил ее с моста в реку Аре. В какой‐то момент, когда они наслаждались видом Бернских Альп, Эйнштейн критически заметил: “Просто не понимаю, как люди могут здесь шататься без дела?”[135]

26

Профессор Герман Минковский, невероятно умный, энергичный человек с закрученными вверх усами, преподавал математику в Политехникуме. Прочитав статью Эйнштейна о теории относительности, он вспомнил своего бывшего студента. “Да, это тот Эйнштейн, – с оттенком сожаления сказал Минковский своему ассистенту, – который всегда пропускал лекции. Честно говоря, я не верил, что он на такое способен”[136].

Тем не менее новая физика его заинтересовала, и он создал геометрическую интерпретацию уравнений специальной теории относительности, в результате чего появилось понятие “пространство-время”. Минковский построил четырехмерные диаграммы, где время играло роль четвертой координаты. Сейчас такие диаграммы называют пространственно-временными. События на них отображаются набором четырех координат – по одной на каждое измерение.

Использовать четырехмерные координаты действительно разумно. Если приятель пригласил вас на обед в свою нью-йоркскую квартиру, ему следует не только снабдить вас адресом (так сказать, положением квартиры в трех измерениях), но и указать дату и время этого события.

В используемой и сегодня терминологии Минковского каждое событие в пространстве-времени называется мировой точкой, а последовательность событий – движение электрона, полет бабочки, движение планеты по орбите – составляет мировую линию. У всего есть своя мировая линия.

Чтобы несколько упростить пространственно-временные диаграммы Минковского, обычно ограничиваются одной пространственной координатой, которую откладывают по горизонтальной оси, а по вертикальной оси откладывают время.

Если на обеде у приятеля вы все время простоите в углу, ожидая, пока кто‐нибудь с вами заговорит, ваша мировая линия будет сдвигаться вперед вдоль оси времени, но не вдоль пространственной оси. На пространственно-временной диаграмме это будет вертикальная прямая линия. Мировая линия человека, который убегает от вас с постоянной скоростью, – это прямая линия, наклоненная по отношению к обеим осям.

Пространственно-временные