В погоне за красотой

Длина движущихся тел действительно зависела от скорости: время вошло в геометрию, свойства времени оказались зависимы от свойств пространства, и все наши старые представления о вселенной и геометрии оказались на поверку лишь довольно наивным приближением. Только если мы ограничиваемся изучением тех случаев, когда относительные скорости объектов невелики, лишь тогда старые наши представления работают хорошо, и мы можем рассматривать пространство независимо от времени, а время независимо от пространства.

В этом случае для исследования пространства без всяких изменений прекрасно подходит старая, верная геометрия Евклида. И тогда можно считать, что свойства пространства не зависят от времени.

Эта идеология возникла в 1905 году как результат появления специальной теории относительности.

Теория Эйнштейна, помимо всего прочего, так поражала своей внутренней логикой, своим изяществом, что уже через три-четыре года все ведущие физики-теоретики стали ее преданными энтузиастами-поклонниками. Тогда-то (в 1909 году) Макс Планк и восклицал: «Едва ли надо говорить, что новый — эйнштейновский — подход к понятию времени требует от физика высочайшей способности к абстракции и огромной силы воображения.

По своей смелости эта теория превосходит все, что было достигнуто до сего времени…

По сравнению с ней неевклидова геометрия — просто детская игра. Тем не менее в противоположность неевклидовой геометрии, применения которой до сих пор могут серьезно рассматриваться лишь в чистой математике, принцип относительности имеет все основания претендовать на реальное физическое значение.

По своей глубине и последствиям переворот, вызванный принципом относительности… можно сравнить только с тем переворотом, который был произведен… Коперником».

Планк писал правильно, но он не знал, что это только начало.

Итак, вместе со специальной теорией относительности возникает и входит в физику понятие четырехмерного пространства — времени. Но трехмерное пространство по-прежнему описывается геометрией Евклида. Правда, в том же 1909 году был обнаружен очень занятный факт. Выяснилось, что закон сложения скоростей в специальной теории относительности в точности совпадает с законом сложения векторов в пространстве Лобачевского.

То есть формальное пространство релятивистских скоростей есть пространство Лобачевского. Но это было как будто чисто формальное совпадение. Ни тогда, ни сейчас в этой аналогии не был вскрыт глубокий физический смысл.

Дальше же были еще более сенсационные и неожиданные события.

Физика и геометрия (после 1916 года). Планка винить и не следует. Потому что, если нужен пример наиболее неожиданного открытия в истории науки, то это общая теория относительности.

Триста лет основы теории гравитации пребывали в состоянии абсолютного покоя. Ньютон дал закон. И это было все. По существу, в фундаменте всех расчетов движения небесных тел — всех бесчисленных томов тонких, изящных и великолепных исследований по небесной механике была одна формула:

F = γ(m₁m₂)/r².

То есть сила притяжения двух любых тел во вселенной пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

А γ — размерная постоянная величина, равная 6,66 · 10^–8 дин см² г^–2.

Я с великим трудом удерживаюсь от соблазна более основательно порассуждать о законе всемирного тяготения. Это очень приятно. Но пусть восторжествует сдержанность.

Необходимо заметить только, что нет более нелепого занятия, чем воспевать «простоту» идей Ньютона.

Простота — лишь в аналитической форме закона. Но эта «наивная» формула суммирует несколько совершенно неочевидных тонких и — более того — на первый взгляд странных физических предположений. Поэтому нужен был Ньютон, чтобы она появилась. И прошло более ста лет, прежде чем закон тяготения был принят безоговорочно. Причем протестовали не какие-нибудь невежи и темные обскуранты, но крупнейшие и талантливейшие ученые того времени. Так что слова о «простоте» можно лишь с некоторым основанием отнести к великолепной гармоничности природы. К красоте и изяществу основных ее законов.

Ньютон сказал, как действует тяготение.

Почему оно проявляет себя именно так — не было сказано ни слова.

К началу XX столетия внутренне с этим почти примирились. Точно так же, глядя на отполированную годами лакированную мебель, трудно представить, что в сердцевине скрыта грубая, неотделанная древесина.

Впрочем, попытки дать какой-либо механизм закона тяготения бывали, но все они неизменно и быстро заканчивались полной неудачей.

К тому же у физиков в периоды расцвета науки всегда хватало конкретных первоочередных задач, а в периоды упадка и затишья не хватало энтузиазма и моральной энергии, чтобы рисковать исследовать столь кардинальную и почти заведомо безнадежную проблему.

И если для начала нужен был Ньютон, то для продолжения был необходим интеллект, возможно, большего масштаба.