Альберт Эйнштейн. Теория всего - Максим Гуреев 13 стр.

Итак, «Эволюция физики» состояла из предисловия и четырех глав – «Расцвет механистического воззрения», «Упадок механистического воззрения», «Поле и относительность», «Кванты». По сути, эта книга стала своего рода творческим отчетом ученого не перед коллегами и научным сообществом, а перед обычным читателем, который не вполне осведомлен в тонкостях теоретический физики и высшей математики, но при этом любит науку (так, как он ее понимает), стремится к познанию мира и, наконец, неравнодушен к автору – Альберту Эйнштейну.

«Это драма, драма идей… Наша книга должна быть интересной, захватывающей для каждого, кто любит науку», – замечает Эйнштейн в своей записной книжке.

Но почему драма?

Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к самой книге.

Глава первая, «Расцвет механистического воззрения», начинается весьма неожиданно и даже парадоксально, но, впрочем, вполне в эйнштейновском стиле: «Со времени великолепных рассказов Артура Конан Дойла почти в каждой детективной новелле наступает такой момент, когда исследователь собрал все факты, в которых он нуждается, по крайней мере, для некоторой фазы решения своей проблемы. Эти факты часто кажутся чрезвычайно странными, непоследовательными и в целом несвязанными. Однако великий детектив заключает, что в данный момент ему не требуются никакие дальнейшие розыски и что только чистый разум приведет его к установлению связи между собранными фактами. Он играет на скрипке или, развалившись в кресле, с удовольствием покуривает трубку, как вдруг – о Юпитер! – эта связь найдена! У него на руках не только объяснения для всех обстоятельств дела, но он знает также, какие другие события должны были случиться. Так как теперь ему совершенно точно известно, где искать их, он может, если ему захочется, идти собирать новые подтверждения своей теории».

Шерлок оказывается Эйнштейном. Или наоборот! Прием, который не может не привлечь внимания читателя!

А меж тем герой «Эволюции физики» приступает к сбору научных фактов о мироздании. Задача не из простых, ведь исследователю предстоит погрузиться в хаос явлений, предметов, законов и вычленить из них самое главное, что впоследствии сложится в стройную и выверенную теорию. Конечно, на помощь приходит интуиция, которая сродни музыкальному слуху (вспомним умение играть на скрипке), способности безошибочно чувствовать, слышать и различать самые тонкие смысловые (музыкальные) оттенки.

Основополагающей проблемой, над которой уже на протяжении многих веков бьется человечество, Эйнштейн называет проблему движения и, как производную, – соотношение движущихся в пространстве тел. Подступив к этому вопросу, ученый приходит к выводу, что «до тех пор, пока мы имеем дело с прямолинейным движением, мы далеки от понимания движений, наблюдаемых в природе. Мы должны рассмотреть криволинейные движения. Наш следующий шаг – определить законы, управляющие такими движениями. Это нелегкая задача».

По мысли Эйнштейна, «определение законов», поиск и нахождение своего рода констант абсолютно не освобождает ученого-исследователя от попадания в самые неожиданные и непредсказуемые ситуации.

Читаем в книге: «У заново изучающих механику создается впечатление, что все в этой отрасли науки просто, основательно и сохраняется на все времена. Едва ли кто-нибудь подозревал о существовании новой важной руководящей идеи, которая никем не была замечена в течение трех столетий. Эта оставшаяся вне поля зрения идея связана с одним из фундаментальных понятий механики – с понятием массы».

Создается эффект «снежного кома»: чем больше узнаешь, тем перед большим количеством проблем оказываешься. Но подобное положение вещей не может не вдохновлять настоящего ученого, ведь чем больше фактов будет собрано в процессе исследования, тем глубже и многогранней будет сделанный им вывод.

Температура, теплота, энергия, вещество, электричество – список ключевых понятий, о которых мы даже не задумываемся в повседневной жизни, но из которых она (повседневная жизнь) складывается, вырастает. И каждому из них Альберт Эйнштейн дает детальное объяснение.

Во второй главе, «Упадок механистического воззрения», ученый приходит к выводу, что физика, являясь абсолютно живым организмом, не стоит на месте, она развивается вместе с человеческой мыслью. Следовательно, наука выдвигает все новые и новые проблемы, ответить на которые исходя из старых, классических понятий уже невозможно.

Эйнштейн пишет: «Современная физика атаковала все эти проблемы и разрешила их. Но в борьбе за эти решения возникли новые и более глубокие проблемы. Наши знания теперь шире и глубже, чем знания физика XIX столетия, но таковы же и наши сомнения, и трудности».

Классическая механика, берущая начало от Аристотеля, Галилея и Ньютона, оказывается заложницей механистических воззрений на мир, что значительно сужает поле ее деятельности и применения. Следовательно, утверждает ученый, «мы должны отказаться от этого пути, стало быть, должны отказаться и от механистических воззрений».

Пожалуй, именно третья глава книги «Эволюция физики» – «Поле и относительность» – становится ключевой. Это тот самый момент, когда воображаемый Шерлок Холмс приступает к окончательному выстраиванию своей теории, полностью подготовив для нее место.

«Во второй половине XIX столетия в физику были введены новые и революционные идеи; они открыли путь к новому философскому взгляду, отличающемуся от механистического. Результаты работ Фарадея, Максвелла и Герца привели к развитию современной физики, к созданию новых понятий, образующих новую картину мира.

Наша задача сейчас – описать переворот, произведенный в науке этими новыми понятиями, и показать, как они постепенно приобрели ясность и силу. Мы постараемся построить линию развития логически, не очень заботясь о хронологическом порядке», – Эйнштейн сразу вводит читателя в курс дела, сразу предупреждает его, что выводы, сделанные на этих страницах, будут революционными и во многом обескураживающими.

Начиная разговор об эфире как о своеобразной дани, которую некоторые ученые нового времени отдают механистическому взгляду на мир, Альберт Эйнштейн выдвигает и развивает понятие поля.

«В физике появилось новое понятие, самое важное достижение со времени Ньютона – поле. Потребовалось большое научное воображение, чтобы уяснить себе, что не заряды и не частицы, а поле в пространстве между зарядами и частицами существенно для описания физических явлений. Понятие поля оказывается весьма удачным и приводит к формулированию уравнений Максвелла, описывающих структуру электромагнитного поля, управляющего электрическими, равно как и оптическими, явлениями.

Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречия и непоследовательность старых теорий вынуждают нас приписывать новые свойства пространственно-временному континууму, этой арене, на которой разыгрываются все события нашего физического мира.

Теория относительности развивается в два этапа. Первый этап приводит к так называемой специальной теории относительности, применяемой только к инерциальным системам координат, то есть к системам, в которых справедлив закон инерции, как он был сформулирован Ньютоном. Специальная теория относительности основывается на двух фундаментальных положениях: физические законы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга; скорость света всегда имеет одно и то же значение. Из этих положений, полностью подтвержденных экспериментом, выведены свойства движущихся масштабов и часов, изменения их длины и ритма, зависящие от скорости. Теория относительности изменяет законы механики. Старые законы несправедливы, если скорость движущейся частицы приближается к скорости света. Новые законы движения тела, сформулированные теорией относительности, блестяще подтверждаются экспериментом. Дальнейшее следствие теории относительности (специальной) есть связь между массой и энергией. Масса – это энергия, а энергия имеет массу. Оба закона сохранения – закон сохранения массы и закон сохранения энергии – объединяются теорией относительности в один закон, в закон сохранения массы-энергии.

Общая теория относительности дает еще более глубокий анализ пространственно-временного континуума. Справедливость теории относительности больше не ограничивается инерциальными системами отсчета. Теория берется за проблему тяготения и формулирует новые структурные законы для поля тяготения. Она заставляет нас проанализировать роль, которую играет геометрия в описании физического мира. Эквивалентность тяжелой и инертной масс она рассматривает как существенный, а не просто случайный факт, каким та была в классической механике. Экспериментальные следствия общей теории относительности лишь слегка отличаются от следствий классической механики. Они выдерживают экспериментальную проверку всюду, где возможно сравнение. Но сила теории заключается в ее внутренней согласованности и простоте ее основных положений.

Теория относительности подчеркивает важность понятия поля в физике. Но нам еще не удалось сформулировать чистую физику поля. В настоящее время мы должны еще предполагать существование и поля, и вещества».

Столь пространная цитата не кажется нам чрезмерной, потому что именно в ней ученый подводит своего читателя к вершине своих умозаключений, что уже само по себе удивительно, но и в то же время драматично. Драматично потому, что далеко не всем удалось проследить за ходом мысли исследователя, а следовательно, это трудное восхождение придется повторять снова и снова, пока не произойдет корреляция, взаимное соответствие мыслительных усилий говорящего и слушающего.

В последней главе книги, «Кванты», Альберт Эйнштейн предлагает своему читателю пойти еще дальше, отказаться не только от механистического восприятия мира, но и расширить взгляд на теорию относительности. В этом смысле ученый не щадит и самого себя, ведь наука и познание не стоят на месте, следовательно, и он, открыватель новейших законов, должен постоянно двигаться вперед.

Читаем в «Эволюции физики»: «Богатое разнообразие фактов в области атомных явлений опять вынуждает нас изобретать новые физические понятия. Вещество обладает зернистой структурой; оно состоит из элементарных частиц – элементарных квантов вещества. Зернистую структуру имеет электрический заряд, и, что самое важное с точки зрения квантовой теории, зернистую структуру имеет и энергия. Фотоны – это кванты энергии, из которых состоит свет.

Советское издание книги «Эволюция физики».

Является ли свет волной или потоком фотонов? Является ли пучок электронов потоком элементарных частиц или волной?

Эти фундаментальные вопросы навязаны физике экспериментом. В поисках ответа на них мы должны отказаться от описания атомных явлений как явлений в пространстве и времени, мы должны еще дальше отступить от прежнего механистического воззрения. Квантовая физика формулирует законы, управляющие совокупностями, а не индивидуумами. Описываются не свойства, а вероятности, формулируются не законы, раскрывающие будущее системы, а законы, управляющие изменениями во времени вероятностей и относящиеся к большим совокупностям индивидуумов».

Таким образом, описывая вероятность, исследователь в конечном итоге предсказывает будущее, причем делает это согласно строгим математическим закономерностям. Придя к такому ошеломляющему выводу, читатель закономерно принимает ту аксиому, что мир познаваем и человеческое познание безгранично.

Сама работа над книгой, дискуссии с соавтором Леопольдом Инфельдом чрезвычайно увлекали Эйнштейна, но, как только рукопись была закончена, нобелевский лауреат тут же потерял к ней всякий интерес, он ни разу не взглянул на корректуру и не видел ни одного вышедшего экземпляра.

Леопольд вспоминал впоследствии, что он был вынужден отвечать издателям от имени Эйнштейна, чтобы не обидеть их и чтобы дело не было остановлено в своей финальной фазе.

Этическая сторона этой истории, безусловно, вызывает нарекания, но к тому, что ученый имел свое отдельное мнение на сей счет, все уже давно привыкли.

«Этическое поведение человека должно основываться на сочувствии, образовании и общественных связях. Никакой религиозной основы для этого не требуется».

Выводы, сделанные в конце книги, как мы уже заметили, раскрыли перед читателем огромные возможности, и в первую очередь, этического и духовного свойства. Механизмами сдерживания человеческих страстей и ошибок Эйнштейн назвал «сочувствие», «образование» и «общественные связи». Однако дар сочувствия дан далеко не всем, образование у всех может быть разным, а общественные связи в тридцатых годах ХХ века могли быть чреваты самыми непредсказуемыми последствиями.

И вновь что-то не складывалось в изначально идеальном уравнении, составленном великим ученым. Может быть, поэтому Эйнштейн сразу потерял всякий интерес к «Эволюции физики», по сути – своему программному произведению.

26 сентября 1939 года в Лондоне в возрасте восьмидесяти трех лет скончался Зигмунд Фрейд.

«У старика [Фрейда] был беспощадный взгляд; не было в мире такой иллюзии, которая могла бы его убаюкать – за исключением веры в его собственные идеи», – напишет впоследствии Эйнштейн.

Теперь уже невозможно сказать, что повлек бы за собой тот несостоявшийся разговор двух великих в 1930 году. Может быть, Альберт Эйнштейн сумел бы иначе взглянуть на свое «я», переговоры с которым в последние годы шли очень тяжело.

Впрочем, как известно, история не терпит сослагательного наклонения…

1 сентября 1939 года германские войска вторглись в Польшу, что автоматически повлекло за собой объявление войны Германии со стороны Англии и Франции, имевших союзнические отношения с Польшей.

В Европе началась Вторая мировая война.

Глобальная политическая афера, в которую втянулись Германия, Англия, Франция, Польша, Чехословакия, Италия, Испания и СССР, потрясла Эйнштейна. Он до последней минуты не мог поверить в то, что война с применением новейших вооружений, гигантских флотов, бронетанковых войск, штурмовой и бомбардировочной авиации, дальнобойной артиллерии стала реальностью.

«Я не хотел бы жить, если бы не моя работа <…> хорошо, что я уже старый и не рассчитываю на продолжительное будущее», – написал Альберт Эйнштейн в эти дни.

События последних лет – кончина Эльзы Эйнштейн, чудовищный еврейский погром 9–10 ноября 1938 года в Германии, получивший название «Хрустальная ночь», начало Второй мировой войны – во многом усилили подавленное состояние ученого.

Меня «годы сделали слепым и глухим», – сообщал Эйнштейн в письме своему другу, физику-теоретику, математику, лауреату Нобелевской премии по физике 1954 года, Максу Борну.

«Жизнь – это возбуждающее и великолепное зрелище. Она мне нравится. Но если бы я узнал, что через три часа должен умереть, это не произвело бы на меня большого впечатления. Я подумал бы о том, как лучше всего использовать оставшиеся три часа. Потом бы я сложил свои бумаги и спокойно лег, чтобы умереть».

Уцелевшая после «Хрустальной ночи» витрина магазина профессиональной литературы и канцелярских товаров. Надпись на стекле: «Еврей».

В этих словах ученого в полной мере сконцентрировалось его отношение к тому, что мир, оказавшийся на пороге великой трагедии, не прислушался к голосу разума. Следовательно, нет никакого смысла возвышать свой голос, взывать к благоразумию, здравомыслию, отныне смерть является единственной возможностью «опроститься», сделаться, по словам Толстого, частицей мирового космоса, окончательно стать свободным.

«Свободный человек меньше всего думает о смерти, его мудрость в исследовании не смерти, а жизни». Эти слова Баруха Спинозы, надо полагать, стали для Эйнштейна путеводными на тот период его жизни.

Однако, как утверждал в своей статье «Партийная организация и партийная литература» человек, ум и дела которого Альберт Эйнштейн высоко ценил, «эта абсолютная свобода есть буржуазная или анархическая фраза (ибо как миросозерцание, анархизм есть вывернутая наизнанку буржуазность). Жить в обществе и быть свободным от общества нельзя».

Мировое научное сообщество не могло находиться в стороне от происходящего в Европе, а если точнее – на границе Германии, Польши и Чехословакии.

Как мы уже писали, еще в начале 1930-х годов в научной среде произошел раскол на тех, кто причислял себя к так называемой «арийской физике», и тех, кто был вынужден покинуть Германию, категорически отрицая милитаристскую и антисемитскую политику Гитлера.

И вот, спустя годы, когда очные дискуссии между сторонниками Альберта Эйнштейна и Филиппа Ленарда были уже просто невозможны, на повестку дня стал вопрос о противостоянии умов на фоне разгоравшейся войны, иначе говоря, вопрос о создании конфликтующими сторонами новых видов вооружений огромной разрушительной силы.

Альберт Эйнштейн и Лео Силард.

Летом 1939 года венгерские физики Лео Силард и Юджин Вигнер встретились с Эйнштейном, чтобы обсудить с ним результаты последних проведенных ими исследований. Дело в том, что, продолжая начатые еще год назад работы итальянского физика Энрико Ферми над получением радиоактивных элементов путем бомбардировки нейтронами, ученые пришли к неожиданному выводу. В результате подобной бомбардировки при каждом попадании в цель нейтронов становится все больше, ядра урана разрушаются и начинается цепная реакция, способная высвободить огромное количество энергии, которая может быть использована в любых целях.