Мозг Леонардо: Постигая гений да Винчи

Молодой Альберт Эйнштейн в своей статье в престижном немецком научном журнале Annalen der Physik изложил теорию, известную как специальная теория относительности. На страницах, покрытых паутиной уравнений, он математически доказал, что свет может распространяться в пространстве и времени сам без каких-либо носителей!

Ньютон считал, что и пространство, и время неизменны. Пространство представляет собой неэластичную вселенную, а время – поток, текущий с постоянной скоростью. Эйнштейн перевернул представления Ньютона с ног на голову. Согласно теории относительности и пространство, и время чрезвычайно пластичны, неизменна лишь скорость света. Эйнштейн утверждал, что скорость света является константой и составляет около 300 000 км / час. Время и пространство деформируются так, чтобы свет мог продолжать движение с неизменной скоростью.

Эйнштейн столь глубоко чтил гений Ньютона, что чувствовал себя обязанным написать давно умершему английскому физику письмо с извинениями за то, что выбил краеугольный камень из основ его механики. Эйнштейн писал, что его теория относительности необходима для объяснения событий, происходящих на скоростях, близких к скорости света. К счастью, для всех остальных, живущих и путешествующих в нашем привычном мире, законы Ньютона остаются в силе.

Система, которую предложил Эйнштейн, настолько противоречила традиционным представлениям и здравому смыслу, что многие ученые отказались принять новые идеи о взаимодействии пространства, времени и света. Учителем Эйнштейна был профессор Швейцарской высшей технической школы Цюриха Герман Минковский. Минковский признавался, что всегда считал Эйнштейна посредственным учеником и очень удивился, когда наткнулся в ежемесячном физическом журнале на статью своего бывшего студента. После изучения расчетов Эйнштейна у Минковского случилось научное озарение. В состоянии интеллектуального возбуждения Минковский схватил ручку и бумагу и начал писать формулы, без сомнения, доказывающие, что существует измерение высшего порядка, стоящее над временем и пространством.

В конце XIX века в научной и художественной среде тема высшего измерения была чрезвычайно популярна. Гипотезы насчет четвертого измерения строили и художники, и философы, и математики, и физики. Все они представляли его как еще одну перпендикулярную размерность пространства, добавленную к трем существующим: высоте, длине и ширине. Оставалась, однако, важная нерешенная проблема: как представить себе или нарисовать это четвертое пространственное измерение. Вы сможете легко воссоздать это затруднение, если взглянете на угол комнаты, в которой сидите. Вы видите тройной стык двух соседних стен и потолка. Куда в этой компактной структуре поместить еще одну плоскость? Как вообразить четвертый вектор пространства?

Выдающееся открытие Минковского состояло в том, что четвертое измерение он рассматривал не как четвертый вектора пространства, а как воссоединение времени и пространства. Он связал три пространственных вектора (длину, высоту и ширину) с тремя периодами времени (настоящее, прошлое и будущее). Получившееся четвертое измерение он назвал пространственно-временным континуумом. На престижном физическом семинаре Минковский произнес фразу, достойную пера драматурга: «Господа! Отныне время само по себе и пространство само по себе становятся пустой фикцией, и только единение их сохраняет шанс на реальность».

Лишь очень немногие смогли оценить новый подход, предложенный Минковским. Идея пространственно-временного континуума пригодилась в 1915 году Эйнштейну, когда он соединил вместе четыре главные сущности: материю, энергию, пространство и время, которые Кант определил как компоненты повседневного мира.

Понятие единого пространства-времени не поддавалось объяснению с точки зрения здравого смысла и оставалось непостижимым для широкой публики. Большинство просто приняли его на веру. Однако последующие захватывающие и убедительные научные достижения оправдали эти представления. Ученые используют теорию относительности Эйнштейна и формулы Минковского для самых разнообразных работ – от исследований межпланетного пространства, проводимых NASA, до интерпретации фотографий, присланных телескопом «Хаббл».

Очень немногие могут представить себе четвертое измерение, потому что наш мозг приспособлен иметь дело с такими скоростями, на которых теория относительности или пространственно-временной континуум не дают о себе знать. Ничто вокруг нас не требует мыслить масштабами скорости света (300 000 км / час).

Астроном и автор научно-фантастических произведений Фред Хойл в своей повести «Первого октября будет поздно» (October the First Is Too Late) писал: