Беседы с Альбертом Эйнштейном - [11]
Теперь я понимаю, профессор. Значение имеет не земное тяготение, а ускорение, зависящее от тяготения вблизи небесного тела.
Да, любая величина ускорения космического корабля не отличается от гравитационного ускорения вблизи небесного тела. Эта мысль вывела меня на путь, ведущий к созданию общей теории относительности. Но путь был тернистее, чем я ожидал, потому что потребовал ухода от евклидовой геометрии, где пространство плоское, и прихода к новой геометрии с искривленным пространством. Искривление пространства подразумевает, что свет в гравитационном поле распространяется криволинейно. Чтобы наблюдать это явление, нужно сильное гравитационное поле, как у Солнца. И даже в этом случае его можно обнаружить только с помощью высокоточных приборов.
А как искривление пространства отражается в теории?
Здесь может помочь эквивалентность тяготения и ускорения. Вернувшись в лабораторию на борту космического корабля, двигающегося с ускорением, можно увидеть, как ученые, исследующие путь луча света, который проходит горизонтально через маленькое отверстие в одной стороне корабля, видят искривленный путь. Я вам сейчас набросаю на этом конверте, чтобы вы могли наглядно представить, как маленький метеорит проникает в ускоряющийся космический корабль. Когда он впервые входит через отверстие A, корабль находится в некоем положении. Мгновение спустя, когда метеорит проходит небольшое расстояние до точки B, корабль уже удалился с ускорением от этого места, но метеорит продолжает двигаться в первоначальном направлении. С точки зрения метеорита корабль ускоряется навстречу ему и пол лаборатории также приближается к нему. С точки зрения ученого, стоящего на этом полу, путь метеорита искривляется и он падает на пол в точке F. То же самое справедливо и для луча света: ученые увидят, как путь луча искривляется и тот падает на пол. Поскольку ускорение эквивалентно тяготению, мы приходим к выводу, что гравитационное поле также искривляет путь луча света. Этот вывод имел большое значение, поскольку его можно было сравнить с реальностью.
Ваш рисунок помог мне это понять. Итак, предсказание об искривлении пути света было подтверждено?
Да, это предсказание было подтверждено английской астрономической экспедицией в 1919 году. Такое измерение сделать нелегко, поскольку искривление пространства вблизи гравитационного поля Земли очень небольшое. Но гравитационное поле Солнца производит искривление, которое в принципе может быть измерено. Я посчитал небольшое отклонение луча света от звезды в гравитационном поле Солнца. Свет звезды можно увидеть во время солнечного затмения, поэтому Артур Эддингтон поехал в Западную Африку, чтобы измерить его во время солнечного затмения в 1919 году. Он получил как раз те цифры, что я вычислил.
Ваше открытие показало, как сконструированы законы природы. А что вы сказали бы, если бы результат был другим и теория оказалась бы ложной?
Ну, тогда я пожалел бы Господа Бога. Потому что теория верна[13].
Квантовая теория и действительность
Первая работа Эйнштейна в «год чудес» ознаменовала начало долгой дороги к окончательному оформлению квантовой теории, созданной трудами Нильса Бора (1885–1962), Вернера Гейзенберга (1901–1976), Эрвина Шредингера (1887–1961) и Поля Дирака (1902–1984) в начале 1920-х годов. Эйнштейн никогда не принимал квантовую физику полностью, поскольку это теория вероятностей, а не определенностей и он чувствовал, что в один прекрасный день она будет заменена другой. В настоящее время некоторые эксперименты показали, что квантовая теория правильно описывает, как устроена природа. Однако существуют проблемы при объединении квантовой физики с общей теорией относительности; либо одна, либо другая теория, а то и обе будут однажды заменены более общей теорией, которая сумеет объединить их.
Профессор Эйнштейн, вы уже упомянули, что ваша первая работа 1905 года предоставила обоснование квантовой физики. А что это вообще такое — квантовая физика?
Квантовая физика объясняет поведение атомов, молекул, субатомных частиц и света. Это физика мельчайших частиц. В то же время общая теория относительности является физикой очень больших объектов, от гор до планет и галактик. Квантовая физика появилась из необходимости объяснить некоторые важные наблюдения за поведением материи и излучения, которые ньютонова физика объяснить не могла. Основная причина неприменимости ньютоновой механики в мире атома состоит в том, что мир оказался зернистым, а не слитным. Например, при рассмотрении излучения вы обнаруживаете, что оно состоит из очень маленьких порций, или квантов, энергии, которые являются неделимыми. То же самое справедливо относительно материи: когда атомы или молекулы взаимодействуют, поглощают или выделяют энергию, они делают это с помощью квантов энергии. Атом не может поглотить полкванта энергии, потому что такового не существует. Согласно физике Ньютона, мир состоит из неделимой слитной материи. Вот почему эта теория перестает действовать на атомном уровне.
Итак, квантовая физика вместе с теорией относительности показали, что физика Ньютона неправильна.
