Беседы с Альбертом Эйнштейном

Эйнштейн вывел свое знаменитое уравнение E = mc² через несколько месяцев после завершения своей работы о специальной теории относительности. В трехстраничной работе, последней в тот «год чудес», он показал, каким образом в уравнениях теории относительности подразумевается, что энергия обладает массой. Через некоторое время он также смог доказать, что масса обладает энергией. «Этот вывод невероятно важен», — писал он тогда[15]. Но было ли это уравнение верно? У Эйнштейна имелись некоторые сомнения на этот счет, и через несколько недель после публикации работы он написал в письме своему близкому другу Конраду Хабихту, что это умозаключение занятно и увлекательно, но он не уверен, не посмеялся ли над ним Бог и не сыграл ли с ним забавную шутку[16].

* * *

Профессор, я хотел бы теперь обратиться к вашей знаменитой формуле E = mc². Ранее вы сказали, что из этого уравнения следует, что энергия и масса эквивалентны и что одно может превращаться в другое. Вы можете привести пример?

Из этого уравнения следует, что масса объекта является формой энергии и что эта энергия является формой массы. Это можно легко показать на примере пары обычных магнитов. Возьмите магниты и сложите их так, чтобы северный полюс одного оказался напротив южного полюса другого. Магниты притянут ваши руки друг к другу. Энергия, необходимая для сближения ваших рук, получается при превращении части массы обоих магнитов в энергию. Если бы у вас был невероятно точный измерительный инструмент, вы бы обнаружили, что теперь, когда оба магнита сближены, они весят чуточку меньше, чем когда они были разделены. Истинная величина этого может быть измерена с помощью уравнения E = mc². Испускаемая энергия E, содержащаяся в магнитах, равна величине уменьшения массы (m), умноженной на квадрат скорости света (c). Поскольку скорость света является огромной величиной, около 300 000 километров в секунду, мизерная потеря массы магнитов производит значительное количество энергии.

* * *

Если материя содержит так много энергии, почему это явление не замечают?

Механизмы, необходимые для высвобождения большого количества энергии, как, например, в ядерном реакторе, еще не были открыты. А если не высвобождается достаточное количество энергии, она не может быть измерена. Это как в случае с очень богатым человеком, который при этом очень мало тратит, — никто и не знает, что он богач. Это уравнение должно было быть выведено теоретически, с помощью теории относительности.

* * *

А каким образом формула E = mc² делает атомную бомбу возможной?

Это уравнение было одним из многих теоретических и экспериментальных открытий, сделанных в ходе поиска природы мироздания, которые были использованы при создании бомбы. При радиоактивном распаде, когда атом разделяется на два атома, высвобождается сравнительно большое количество энергии. Само уравнение ничего не говорит о том, как добиться такого разделения. Для наглядной иллюстрации процесса радиоактивного распада мы можем снова использовать пример нашего богача. Первоначальный атом, который распадается на два фрагмента, похож на богача, который хранит большую сумму денег. После его смерти деньги получают два наследника с условием отдать небольшую часть наследства обществу. В результате дети остаются с меньшей суммой, чем была у их отца, но этот человек был так богат, что даже отданная наследникам часть денег представляет собой большую сумму, которая дестабилизирует местную экономику.

* * *

Без этого уравнения бомбу было бы невозможно создать.

Да, но для этого нужны также квантовая механика и ядерная физика, которые были созданы после этого уравнения.

* * *

Профессор, а применяется ли эта формула в других областях?

Прямое применение она нашла в медицинской радиологии. Это уравнение также объясняет, каким образом миллионы тонн водорода внутри Солнца каждую секунду превращают часть своей массы в энергию, которая делает возможной жизнь на Земле.

Бомба