Эйнштейн

Древние греки считали: все пространство заполнено эфиром, чем-то вроде воздуха. Потом всем долго было безразлично, есть ли эфир, но в середине XVII века Рене Декарт возродил эту идею: эфир — материальная субстанция, заполняющая Вселенную; в ней, как в воздухе, есть вихри и воронки. Потом пришел Ньютон и сперва обходился в своей физике без эфира, но, задумавшись о тяготении, решил, что, наверное, эфир есть и это он притягивает Землю к Солнцу, но настаивать не стал и завещал изучать эфир потомкам. В XIX веке все считали, что эфир есть и в нем распространяется свет. Свет, как открыл голландец Христиан Гюйгенс, это волны. Звук — тоже волны, то есть колебания: вы крикнули — и по воздуху пошла звуковая волна. Бросили в речку камень — на воде волны. Значит, есть что-то типа воздуха или воды, в чем колеблются световые волны. Эфир — что же еще?

В 1860-х англичане Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл открыли, что свет — не просто какие-то волны, а электромагнитные, и Максвелл в 1864 году все электрическое и электромагнитное описал в уравнениях. Этот Максвелл всю физику взбаламутил своими уравнениями. У него световые волны — это колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся (в эфире) со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Почему именно 300 тысяч? По Ньютону (который, кстати, не считал свет волной), все движется в соответствии с принципом сложения скоростей. Если громкоговоритель поставить на едущий автомобиль, скорость распространения звука увеличится. Ну, стало быть, и свет так же. Если человек несет в руке лампу, то хоть на пять километров в час скорость распространения света от лампы увеличится.

А вот по уравнениям Максвелла получалось, что это не так и что скорость света всегда 300 тысяч и никак иначе, хоть с какой быстротой неси его эфирный ветер, хоть на какую быструю повозку его ставь; и меньше она тоже не может быть. Только не путайте скорость с расстоянием: разумеется, свет от лампы к нам дойдет быстрее, чем от Солнца. Также не путайте предельность скорости самого света с невозможностью чего-либо двигаться быстрее света. Отбрасываемые тени могут перемещаться быстрее света, потому что каждое следующее местоположение тени никак не связано с ее предыдущим местоположением. (Непонятно? А возьмите серьезную книжечку-то…) А если лететь рядом со светом с такой же, как у него, скоростью — свет вообще исчезнет, чего не может быть.

Максвелл свел физиков с ума: дело в том, что всякое уравнение в физике существует не само по себе, оно должно вписываться в системы разных других уравнений, описывающих всё. Грубо говоря, есть уравнение X+Y=Z, и если вы в левую часть впишете, что X в свою очередь равен А+Б+В+Г+Д+табуретка, то в правой все равно должен получиться Z. Когда же Максвелловы уравнения пытались вставлять в «нормальную» физику, описывающую, как все существует и двигается, получалась ерунда. И в то же время все так распрекрасно и ясно было у Максвелла написано, что никто с ним в его области не спорил, вопрос был в том, как помирить его с нормальной физикой. И все думали, что загвоздка тут в эфире, он как-то себя странно ведет, и если его поймать и загнать в уравнения, то будет всем счастье. И все опять кинулись изучать эфир. Вот и Эйнштейн хотел. Он не знал, что в 1880-х физик Майкельсон, сначала один, а потом с физиком Морли, проделал опыт по поимке эфира.

Если вы выбросите бумажку из окна едущего поезда, ее подхватит и унесет ветер, дующий навстречу, не важно, хоть ветрено снаружи, хоть штиль. Не важно, эфир движется или Земля движется в неподвижном эфире, в любом случае если что-то кинуть — эфирный ветер подхватит и понесет. Не будем мучить лирика описанием опыта Майкельсона — короче говоря, никакого эфирного ветра не оказалось. Не изменял эфир скорости света. Совсем непонятно все стало. Как жить без эфира?

В 1892 году Хендрик Лоренц (1853–1928), завкафедрой теоретической физики Лейденского университета (обаятельный человек, деликатный, душка, счастливо женатый, всеми уважаемый и любимый), и независимо от него другой физик, Фицджеральд, придумали, как помирить физику с Максвеллом. Лоренц написал свои уравнения (их потом скорректировал математик Анри Пуанкаре), и у него получилось, что если скорость света не трогать, то, чтобы уравнения сошлись, длина движущихся предметов должна увеличиваться. Ну вот представьте, что 2+3=5, а 2+3+эфирный ветер должно равняться чему-то другому. А все, как ни крути, получается пять да пять. Но нельзя поверить, что нет эфирного ветра (табу!), значит, можно как-то подогнать 2 и 3, сделать из них какие-то другие числа. Вот Лоренц и подогнал длину, и уравнения тогда сошлись. А почему так, он не знал. Он просто сказал, что, видимо, таковы уж свойства этого загадочного эфира, что он меняет длину предметов. И все продолжали что-то свое про эфир думать. Эйнштейн тоже. Возможно, это помешало ему подготовиться к экзаменам.