Гравитация

Тысяча девятьсот пятый год попал в анналы науки как «год чудес» Эйнштейна. «Никому ни до, ни после него не удавалось раздвинуть горизонты физики за столь короткий срок, как это сделал Эйнштейн в 1905 году», — писал физик Абрахам Пайс.[119] Никому, кроме, возможно, Исаака Ньютона. Но его «год чудес» длился около 18 месяцев, а Эйнштейн справился всего за три. В период с 17 марта по 30 июня Эйнштейн закончил работу над четырьмя научными трудами такой потрясающей силы, что они полностью изменили всю физическую науку.

Первая работа, которую Эйнштейн называл «очень революционной» и которая в 1921 году принесла ему Нобелевскую премию по физике, ставила под сомнение саму идею света как волны. Эйнштейн предполагал, что атомы излучают или поглощают свет крошечными порциями — квантами.[120] Во второй работе, благодаря которой он получил степень доктора наук в Цюрихском университете, определялись размеры атомов (чьё существование на рубеже веков всё ещё ставилось под сомнение) на основании их диффузии в жидкости.[121] Третья работа описывала необычное движение частиц пыльцы в воде (так называемое броуновское движение, открытое ботаником Робертом Броуном в 1827 году). Эйнштейн предполагал, что оно возникает в результате бомбардировки частиц молекулами воды.[122] Наконец, последняя работа в этой невероятной серии рассказывала о том, как тяжело поймать свет.[123]

Катализатором данного процесса был Мишель Бессо, с которым Эйнштейн увиделся в середине мая 1905 года. Бессо был на шесть лет старше Эйнштейна, и они дружили с 1896 года, когда Эйнштейн получал квалификацию преподавателя в Швейцарской федеральной политехнической школе в Цюрихе, а Бессо работал инженером-механиком в соседнем Винтертуре. Они оба любили музыку (Эйнштейн неплохо играл на скрипке) и познакомились благодаря женщине по имени Селина Капротти из Цюриха, которая по субботам сдавала свой дом для посетителей, собиравшихся, чтобы вместе поиграть на музыкальных инструментах.[124]

Бессо не только советовал Эйнштейну различные книги, но и вёл с ним бесконечные философские дискуссии об основах физики. Но самое главное — он помогал Эйнштейну посмотреть на свои идеи критическим взглядом. Вспоминая майский визит к Бессо, во время которого они касались проблемы неуловимости света, Эйнштейн говорил: «Это был прекрасный день. Мы обсудили все аспекты этой задачи…».[125] Он не упоминал, как долго продолжался разговор, где он происходил и насколько эмоциональной была дискуссия. Но её результат, по словам Эйнштейна, был подобен лучу света в тёмной комнате, осветившему всё и сразу. «Внезапно я понял, в чём кроется проблема!»

Возможно, в тот вечер Эйнштейн рассказал об этом своей жене Милеве. Или он не мог заснуть и, лёжа в постели, мысленно рассматривал проблему со всех сторон, как до него делал Ньютон. Или же он работал за кухонным столом всю ночь до самого утра, заполняя записями одну страницу своего блокнота за другой. У нас нет сведений об этом моменте, потому что Милева, занятая работой по дому, не вела дневник и ни один журналист впоследствии не взял у неё интервью.

Встретившись с Бессо на следующий день, Эйнштейн был так возбуждён, что даже не поздоровался. «Спасибо, — сказал он. — Я наконец решил свою задачу. Для этого мне пришлось проанализировать всю концепцию времени. Я понял, что время не имеет конечного определения и что между временем и скоростью распространения сигнала есть неразрывная связь».[126]

Бесконечная скорость света

Эйнштейн задумался: если луч света нельзя поймать, что это говорит о скорости света? Попробуем воспользоваться аналогией. Бесконечность в математике — это число больше любого другого числа. Если объект движется с бесконечной скоростью, его невозможно поймать. Тот факт, что свет невозможно поймать, означает, что по каким-то причинам в нашей Вселенной скорость света играет роль бесконечной скорости. Как писал Дуглас Адамс, «ничто не может двигаться быстрее света, за исключением разве что плохих новостей, распространением которых управляет особая физика».[127]

Эта аналогия очень удобна. Если что-то движется с бесконечной скоростью, ваша собственная скорость или направление движения не имеют значения. Ваша скорость будет настолько ничтожной по сравнению со скоростью света, что последняя покажется вам бесконечной. Если объект, движущийся со скоростью света, будет запущен с тела, которое движется по направлению к вам или от вас, то скоростью такого тела можно будет пренебречь по сравнению со скоростью запущенного объекта. Раз скорость света играет в нашей Вселенной роль бесконечной скорости, то она всегда остаётся постоянной, несмотря на скорость её исходной точки или наблюдателя. Скорость света постоянна для всех, вне зависимости от их движения, как и должно быть в соответствии с теорией Максвелла.