Научный баттл, или Битва престолов: как гуманитарии и математики не поделили мир

К тому времени теория относительности уже была обнародована. Сегодня она является общепринятой и доказанной, тогда же она была предметом обстоятельных дискуссий. Теория, стоящая за формулой E = mc², очень математическая и сложная для понимания. И она описывает физическую реальность, которая не так-то просто укладывается в наших обыкновенных головах. Представьте: вдруг появляется теоретическая возможность усадить одного из двоих близнецов на космический корабль и разогнать этот корабль до скорости света, чтобы доказать, что эти близнецы стареют по-разному: один быстрее, другой медленнее. Пространство и время, две координаты, которые в повседневной жизни ведут себя вполне предсказуемо, вдруг искривляются. То, что предсказал Эйнштейн, нельзя было возвести ни к образу сталкивающихся бильярдных шаров, ни к падению яблок с дерева. Чтобы осознать его предсказания, требовались уверенные познания в математике. Но несмотря на это — а может быть, и благодаря этому, — не только специалисты заинтересовались построениями Эйнштейна. «Сейчас всякий извозчик и официант готов поспорить с вами о том, верна ли теория относительности. И убеждения здесь определяются принадлежностью к той или иной политической партии», — писал Эйнштейн своему другу в 1920 году. Левые, либералы и пацифисты были на стороне ученого, а националистически настроенные современники не могли извлечь никакой пользы из его соображений. Очень многие немецкие ученые высказались против теории, назвав ее слишком абстрактной, слишком неправдоподобной, слишком недоступной. Немецкий химик и антисемит Пауль Вейланд называл теорию относительности «дадаизмом в науке», а национал-социалисты считали квантовую механику вообще и теорию Эйнштейна в частности «еврейской физикой». Философы вопрошали: все ли, включая мораль, теперь относительно? Неужели физика заняла теперь место религии? Но они, конечно, повернули положения теории на свой манер. Чарли Чаплин весьма удачно высказался на этот счет в одном разговоре с Эйнштейном: «Люди восхищаются мной, потому что все во мне им понятно, и они восхищаются вами, потому что ничего не понимают в вас». Сам Эйнштейн был равнодушен к происходящему. О своих критиках он как-то сказал: «Если бы я был не прав, одного было бы достаточно». Но вернемся к формуле. Она состоит — в противовес всем прочим уравнениям теории относительности — только из знака равенства, степени и умножения — ни одной греческой буквы. Но что же это все означает?

По одну сторону от знака равенства находится энергия Е, которая известна физикам с 1807 года. Это абстрактная величина, которая никуда не девается — она подчиняется закону сохранения, как мы уже знаем от Эми Нётер. Движущийся автомобиль обладает энергией движения, когда он тормозит, от трения колес о тормозные колодки выделяется тепло. То есть часть энергии движения превращается в тепло, но сумма всех видов энергии равна константе, она не меняется. С противоположной стороны от энергии Е находятся скорость света с и масса m. Эйнштейн установил, что скорость света — это предел скорости для всех систем и объектов, который не может быть превышен даже на немецком автобане: попросту не существует физической возможности двигаться быстрее. Масса же — это то, что мы на Земле называем весом и меряем, например, в килограммах.

Формула, простейшая на вид, обещает, что все, во что мы нагнетаем энергию, становится тяжелее. То есть обычная пальчиковая батарейка тяжелеет при зарядке. И это не означает, что внутри аккумулятора становится больше частиц: в любом состоянии их количество одинаково. Но его вес увеличивается, потому что внутрь поступает энергия. Но мы, будучи людьми, не способны этого заметить. Разница в весе составляет всего 100 пикограмм — примерно столько весят две человеческие кровяные клетки. Разница настолько мала, потому что скорость света — невероятно огромное число — возведена в квадрат. Добавленную энергию — не такую уж маленькую в масштабах батарейки — нужно разделить на это число, чтобы получить массу. Стоит ли удивляться, что остаются сущие крохи. Точно так же кончик стержня шариковой ручки становится тяжелее, когда мы нажимаем на него. И в нем растет запас энергии, которую можно рассчитать по формуле Эйнштейна.

Ситуация в корне меняется, если взглянуть на формулу в другом ключе. Допустим, нужно рассчитать, сколько энергии содержится в литре молока. Исследователь придет к тому выводу, что, если энергию покоя молока можно было бы без потерь преобразовать в электрическую энергию, она покрыла бы двухнедельный расход электроэнергии средней страны. Эти расчеты, конечно, сугубо теоретические: совершенно невозможно извлечь какую-либо энергию из молока.