Альберт Эйнштейн: творец и бунтарь - [28]

Сказанное выше позволяет составить лишь самое поверхностное представление о революционном характере статьи Эйнштейна по теории относительности, опубликованной в 1905 г. После изложения теоретических основ Эйнштейн переходит к математической стороне дела, которая далее занимает в статье основное место. Эйнштейн показывает, каким образом в свете новых идей о пространстве и времени и связанного с ними пересмотра ньютоновской механики уравнения Максвелла все же согласуются с принципом относительности. Например, чем с большей скоростью тело движется относительно экспериментатора, тем большей будет масса этого тела относительно того же экспериментатора. Характерно, что здесь Эйнштейн подводит нас к теоретическому предсказанию, которое может быть подвергнуто экспериментальной проверке. Он приводит формулы, описывающие движение электронов в электромагнитном поле с учетом релятивистского увеличения их масс по мере возрастания их скоростей относительно наблюдателя. Избрав иной путь, в 1904 г. Лоренц сделал, по сути, то же предсказание и успешно сравнил его с результатами, уже полученными ранее одним из экспериментаторов. Нас не должно смущать, что используемые Лоренцом й Эйнштейном формулы эквивалентны, ведь уже говорилось, что оба ученых опирались на одно и то же наследие — теорию Максвелла. Однако стоит отметить различие между этими двумя учеными. В 1906 г. все тот же экспериментатор опубликовал новые результаты и объявил их несовместимыми с предсказанием Лоренца и Эйнштейна и в то же время согласующимися с некоторыми конкурирующими теориями. Лоренца это явно лишило уверенности; Эйнштейн же остался невозмутим. Эти конкурирующие теории он не мог принять по эстетическим соображениям и поэтому без малейших колебаний предположил, что экспериментатор, очевидно, допустил ошибку. Проведенные другими экспериментаторами измерения показали впоследствии, что прав был Эйнштейн.

Было бы несправедливо завершить рассмотрение статьи Эйнштейна по теории относительности, не процитировав ее заключительных слов:　

«В заключение я хотел бы сказать, что, работая над исследуемой здесь проблемой, я опирался на преданную помощь моего друга и коллеги М. Бессо и обязан ему несколькими предложениями».

Итак, мы рассмотрели четыре статьи, которые Эйнштейн предложил Габихту в обмен на его диссертацию. Экземпляры знаменитого 17-го тома «Annalen der Physik» с тремя из этих четырех работ стали бесценной библиографической редкостью, и библиотеки, которым посчастливилось ими обладать, зачастую держат их под замком. Подобный поток гениальных идей — три различные темы, разработанные с мастерством волшебника за столь короткий промежуток времени, делает 1905 г. памятным для человечества.

Тем не менее мы не можем поставить здесь точку. Для Эйнштейна 1905 г. еще не завершился. В конце сентября, через три месяца после появления статьи о теории относительности, он отправляет в «Annalen der Physik» еще одну статью, опубликованную в ноябре. Она занимает три печатные страницы. Воспользовавшись уравнениями электромагнетизма из предыдущей статьи, Эйнштейн вычислил, что если тело выделяет некоторое количество Е энергии в виде света[15], то его масса уменьшается на величину Е/с².

Со свойственным ему инстинктивным чувством единства всего сущего Эйнштейн роняет вскользь необычайное по своей проницательности и решающее по своему значению замечание: то, что энергия выступает в виде света, «очевидно, несущественно». Таким образом, он провозглашает общий закон о том, что, если тело выделяет или поглощает некоторое количество Е энергии произвольного вида, его масса соответственно уменьшается или возрастает на величину E/с².

Значение с весьма велико, и это надо учитывать. Тогда, по формуле Эйнштейна, лампа мощностью 100 вт, излучая свет в течение 100 лет, отдаст за все это время такое количество энергии, которой будет соответствовать масса, меньшая миллиардной доли грамма. А вот радий — элемент радиоактивный — выделяет относительно много энергии, и Эйнштейн предположил, что этим можно воспользоваться для проверки его теории.

В той же статье все в том же 1905 г. Эйнштейн утверждает, что энергия любого вида обладает массой. Даже ему понадобилось еще два года, чтобы сделать огромной важности вывод о том, что и обратное должно быть верно, т. е. что всякая масса должна обладать энергией. К этому заключению его привели эстетические соображения. С какой стати должны различаться две разновидности масс: та, которой тело уже обладает, и та, которую оно теряет при выделении энергии? Не подкрепленное сколько-нибудь вескими основаниями допущение о существовании масс двух разных типов, в то время как вполне хватило бы одного, неминуемо вступило бы в противоречие и с эстетическими, и с чисто логическими критериями. Следовательно, всякая масса должна обладать энергией.

Итак, масса и энергия эквивалентны. На этом основании Эйнштейну удалось вывести ставшее знаменитым уравнение Е = mc². Он сделал это в 1907 г. в большой статье в основном разъяснительного характера, опубликованной в «Jahrbuch der Radioaktivität». Постарайтесь представить себе всю дерзость этого вывода: ведь теперь каждый клочок земли, каждое перышко, каждая пылинка становятся громадным резервуаром заключенной в них энергии. В то время не было возможности подтвердить это практически. Тем не менее еще в 1907 г. Эйнштейн отзывался об этом уравнении как о наиболее важном следствии, вытекающем из его теории относительности. Этот факт подтверждает необычайную способность Эйнштейна к научному предвидению. Дело в том, что для количественной проверки этого уравнения потребовалось двадцать пять лет, а реализация лабораторного эксперимента была сопряжена с немалыми трудностями. Вывод формулы