Эйнштейн все относительно: Все в мире относительно – Наука – Коммерсантъ

Эйнштейн: анекдоты и тайны гения

Альберт Эйнштейн был одним из тех ученых, личность которых, может быть, даже превосходит сделанные открытия. Он просто не дал возможности потомкам узнать всех его открытий. «Человек столетия» Альберт Эйнштейн скончался 18 апреля 1955 года.

Журнал Time, подводя итоги двадцатого века, выбрал трех человек, оказавших самое большое влияние на развитие человечества — Альберт Эйнштейн стал первым из них. Другими кандидатурами на это звание были президент США Франклин Делано Рузвельт и индийский философ, общественный деятель и приверженец теории ненасилия Махатма Ганди.

В газете “Дуэль” № 32 за 1997 год опубликован список из журнала “Эхо планеты” (декабрь 1994) — статья “Сто великих евреев”. В этом списке на первом месте — Моисей, выведший евреев из Египта, на втором — Иисус Христос, преданный евреями и распятый, на третьем (видимо новый Спаситель) — Эйнштейн, на четвертом — Фрейд и только на пятом — Авраам, родоначальник евреев, отмечает в своей работе о великом ученом исследователь В. И. Бояринцев.

Над открытием теории относительности специалисты не устают спорить до сих пор. Кто-то пытается доказать ее несостоятельность, есть даже те, кто попросту считают, что «нельзя увидеть во сне решение такой серьезной проблемы». Как на самом деле Эйнштейн открыл теорию относительности– всегда останется загадкой, потомкам остается лишь предполагать…

Этот человек создал загадку даже из своей смерти – его похоронили тайно, по легенде, вместе с ним закопав пепел его работ, которые он сжег перед кончиной. Эйнштейн считал, что они могут навредить человечеству. Исследователи считают, что секрет, который унес с собой Эйнштейн, действительно мог перевернуть мир. Речь не идет о бомбе – по сравнению с последними разработками ученого даже она показалась бы детской игрушкой.

Единая теория поля стала центром внимания ученого в последние годы жизни. Как пишут специалисты, «главным образом, ее действие заключается в том, чтобы с помощью одного единственного уравнения описать взаимодействие трех фундаментальных сил: электромагнитных, гравитационных и ядерных». Специалисты полагают, что Эйнштейн мог совершить феноменальное открытие, но, предвидев возможность его использования, предпочел уничтожить труд.

В одной из статей, посвященных исследованию загадки Эйнштейна, приводятся слова некоторых историков, рассказывающих о возможном открытии: «…Возникла идея создать электромагнитное поле такой напряженности, при которой световые лучи свернутся в кокон, делающий объект невидимым как для человека, так и для приборов. Эйнштейну, как сильнейшему теоретику в этой области, поручили сделать расчеты. Далее последовали события, ставшие одной из самых интересных загадок ХХ века. В 1943 году в Филадельфии случилась таинственная история, связанная с эсминцем «Элдридж». Корабль, на котором, согласно существующей версии, были установлены «генераторы невидимости», не просто исчез из поля зрения наблюдателей и экранов радаров, а будто бы провалился в иное измерение и возник лишь через некоторое время с полубезумным экипажем на борту. Но, главное, пожалуй, даже не в исчезновении корабля, а в загадочных последствиях, которые эксперимент оказал на экипаж эсминца. С моряками стали происходить невероятные вещи: одни как бы «замерзали» — выпадали из реального хода времени, другие вовсе «растворялись» в воздухе, чтобы уже никогда не появиться вновь…».

Кстати, сейчас существуют предположения, что какие-то идеи и наброски ученого все-таки были использованы Пентагоном для разработки малозаметных кораблей и самолетов.

Гением быть сложно, хотя бы потому, что современники ловят и записывают каждую сказанную фразу, которая рискует превратиться в анекдот – Эйнштейн не избежал этой участи:

«Однажды, зайдя в берлинский трамвай, Эйнштейн по привычке углубился в чтение. Потом, не глядя на кондуктора, вынул из кармана заранее отсчитанные на билет деньги.

— Здесь не хватает, — сказал кондуктор.
— Не может быть, — ответил ученый, не отрываясь от книжки.
— А я вам говорю — не хватает.
Эйнштейн еще раз покачал головой, дескать, такого не может быть. Кондуктор возмутился:
— Тогда считайте, вот — 15 пфеннигов. Так что не хватает еще пяти.
Эйнштейн пошарил рукой в кармане и действительно нашел нужную монету. Ему стало неловко, но кондуктор, улыбаясь, сказал:
— Ничего, дедушка, просто нужно выучить арифметику.»

«Эйнштейн обожал фильмы Чарли Чаплина, и с большой симпатией относился как к нему, так и к его трогательным персонажам. Однажды он послал Чаплину телеграмму: «Ваш фильм «Золотая лихорадка» понятен всем в мире, и я уверен, что Вы станете великим человеком. Эйнштейн».
Чаплин ответил: «Я вами восхищаюсь ещё больше. Вашу теорию относительности не понимает никто в мире, но Вы всё-таки стали великим человеком. Чаплин».

«Едут в поезде два одессита. Вместе с ними седой, взъерошенный старик. Выходит он куда-то, один его сосед спрашивает другого:
— А это кто.
— Ты чего, это ж Альберт Эйнштейн.
— Ну и что?
— Так он же нобелевский лауреат, теорию относительности изобрел.
— А это что такое?
— Ну, предположим, два волоса на голове, это много?
— Нет.
— А в супе?
— Ну, в супе. ..
— Вот, все относительно.
Помолчал-помолчал мужик и выдает:
— И с этим приколом он собрался в Одессу?».

Материал подготовлен интернет-редакцией www.rian.ru на основе информации Агентства РИА Новости и других источников

Если Бога нет, то всё… относительно / Стиль жизни / Независимая газета

Бунтовщиков много, но Эйнштейн дал пример «инвариантности» нонконформизма, единой природы его неверия. Почтовая открытка с изображением памятника (слева) Эйнштейну
в родном городе ученого – Ульме (Германия). Справа – городской собор Ульма

Факт, признанный за эту сотню лет, проверяемый ныне и интернет-поисковиками: из всех теорий физики именно Эйнштейнова теория относительности наиболее явно шагнула в философскую, культурную историю человечества. Даже отрицавшие научное значение теории Эйнштейна невольно признавали факт ее духовного влияния. Ленард, глава группы «Немецкая физика», в 1930-е годы утверждал: «Пример опасного влияния – Эйнштейн со своими теориями и математической болтовней, составленной из старых сведений и произвольных добавок. Недостойно немца быть духовным последователем еврея».

Согласитесь, трудно представить духовных последователей законов Ома, Фарадея, уравнений Максвелла, даже при том что последние – научная предпосылка теории относительности.

Кроме признания коллег, надо сказать о феномене «признания публики». Если б нобелевцы ввели, подобно Евровидению, определение победителя по сумме оценок специалистов и результатов sms-голосования, Эйнштейн получил бы не менее дюжины премий. В том смысле, что именно он стал Абсолютным (немного забавно для автора теории относительности) Эталоном Ученого ХХ века, неким «Единственным Камнем». Сразу скажу: автор интерпретации фамилии на основе раздельного произношения: Эйн Штейн («Один камень») – одна из его поклонниц, Елизавета, королева Бельгии. .. Она преподнесла комплимент в звучных стихах: «И молюсь сейчас, когда все камни пошатнулись,/ Чтоб Один Камень остался неколебим».

Два века железно-неуклонного прогресса (и торжества Британии) подвели общественное сознание к тому, что «новозаветный» физик Альберт Эйнштейн будет и внешней противоположностью «ветхозаветному» сэру Исааку Ньютону. Кузен премьер-министра Франции – Пуанкаре? Аккуратист Лоренц? Не то. А вот пацифист, анархист, икона нонконформизма Эйнштейн. Особо хороши свитера, всклокоченность, это полутолстовство (не босиком, так на босу ногу!), высунутый язык на знаменитом фото: жаль, никто пока не сопоставил его с другим высунутым языком, эмблемой столь же великих нонконформистов, выдающихся на своей стезе, – группы «Роллинг Стоунз». Кстати, неким «хит-парадом», рейтингом включенности знаковых персон в культуру ХХ века можно признать ту самую обложку битловского альбома «Сержант Пеппер». Среди 54 фигур писателей, спортсменов, гуру, актрис… ученых – трое. И то двое из них… – Маркс и Юнг. И третий, ближе всех, слева от Леннона, – он самый, Физик и хипстер.

Бунтовщиков много, но Эйнштейн дал пример «инвариантности» нонконформизма, единой природы его неверия: и в необходимость носков, и в необходимость допущения абсолютного Пространства-Времени. «Прежде думали, что если убрать из мира все предметы, то пространство и время все-таки останутся; я же показал, что в этом случае не будет ни пространства, ни времени» – его пояснение на пальцах теории относительности.

Картина формирования мировоззрения Эйнштейна хорошо показана в книге «Колючий треугольник» Александра Мелихова. Автор, известный писатель, но и – кандидат физико-математических наук, обращает внимание на важную роль знакомых нам, но совсем по другим делам немецких «вульгарных материалистов» и «позитивиста Маха». В романе «Отцы и дети» Базаров рекомендует Кирсанову как новую Библию книгу «вульгарщика» Бюхнера «Сила и вещество» (Stoff und Kraft). А главная философская книга В. И. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» посвящена Эрнсту Маху, точнее, тотальной борьбе с ним.

Мелихов поясняет, чем были для Эйнштейна те полузабытые ныне герои: «Мах чрезвычайно раскрепостил фантазию Эйнштейна. Сила Маха заключалась, пожалуй, больше в последовательности, с которой он из множества «очевидных» физических принципов, объясняющих устройство мира, стремился выбрать наиминимальнейший их набор… Мы все равно имеем дело не с предметами, а с комплексами ощущений, рассуждал Мах, так давайте и не гнаться за недоступной реальностью, а станем наиболее удобным, «экономным» способом описывать эти самые комплексы, не пугаясь никаких «неестественных» моделей».

Вообще-то сей подход известен: «бритва Оккама». Мах был важен Эйнштейну актуальной фактурой, «бритьем» именно современных, конца XIX века, теорий. Ну и энергичностью, скоростью. Эдакая «электробритва Оккама». «Я усматриваю подлинное величие Маха в его неподкупном скептицизме и независимости», – запишет Эйнштейн в автобиографии.

Итак, «раскрепостив фантазию», расширив сознание, то есть использовав Маха, как поп-художники, рок-музыканты используют марихуану, Эйнштейн пришел к признанию: «Наука может быть создана только теми, кто насквозь пропитан стремлением к истине и пониманию. Но источник этого чувства берет начало из области религии. Оттуда же – вера в то, что правила этого мира рациональны, то есть постижимы для разума. Я не могу представить настоящего ученого без крепкой веры в это. Наука без религии хрома, а религия без науки слепа».

«Чтоб покарать меня за отвращение к авторитетам, судьба сделала авторитетом меня самого», – горько иронизировал Эйнштейн. Итак, судьба сделала его неким эталоном, просто «Ученым ХХ века» (иногда говорится и без привязки к веку), что обязывало его вляпываться во все «дискурсы». Феминистский: «Первая жена Эйнштейна Милева Марич – истинный автор теории относительности». Национальный – тут изящно сформулировал он сам: «Благодаря тому, что сегодня теория относительности удовлетворяет вкусам читателей, в Германии меня называют немецким ученым, а для Англии я швейцарский еврей. Если дойдет до ее очернения, характеристики поменяются местами: для Германии я стану швейцарским евреем, для Англии – немецким ученым». Исторический: «Осенью 1919 года экспедиция Эддингтона в момент затмения зафиксировала предсказанное Эйнштейном отклонение света в поле тяготения Солнца. Измеренное значение соответствовало не ньютоновскому, а эйнштейновскому закону тяготения. Сенсационную новость перепечатали газеты всей Европы, хотя суть новой теории излагалась в беззастенчиво искаженном виде».

Задумаемся: Эйнштейнова сенсация 1919 года была, наверно, первой невоенной общемировой новостью, первой после газовой атаки у Ипра, Верденской мясорубки, битвы у Соммы, капитуляции Германии…

Что-то явно эйнштейновское в чеканной формуле Иосифа Бродского «Тюрьма – недостаток Пространства, компенсируемый избытком Времени» и во всей его стихотворной метафизике. Рискнул бы поспорить (проверить, наверно, можно текстовыми программами), что Бродский – рекордсмен по присутствию в строках Пространства, Времени, Вещи… причем взаимодействующих там – именно по-релятивистски.

Вот, например, заключительные строфы из знаменитого стихотворения Бродского «Назидание» (1987):

…помни: пространство, 

которому, кажется, ничего

не нужно, на самом деле 

нуждается сильно во

взгляде со стороны, 

в критерии пустоты.

И сослужить эту службу 

способен только ты.

Или – из не менее знаменитой «Колыбельной Трескового Мыса» (1975):

Состоя из любви, грязных

снов, страха смерти, праха,

осязая хрупкость кости, 

уязвимость паха,

тело служит в виду океана 

цедящей семя

крайней плотью 

пространства: 

слезой скулу серебря,

человек есть конец 

самого себя

и вдается во Время.

Сама блестящая игра смыслов говорит о давней, успешной включенности Эйнштейна в культурный контекст.

2 Все относительно . Складки на ткани пространства-времени. Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии

Лейден – город поэзии.

На стене дома № 36 по улице Новый Рейн надпись семиметровой высоты представляет собой стихотворение Э. Э. Каммингса, начинающееся строками:

Часы растут, убирая звезды, и вот

рассвет

на улицу небесного света входит,

расточая стихотворения.

Не вполне понимаю, что это значит, но звучит красиво[14].

Стихотворение Каммингса – 23-е по счету. На стенах домов в историческом центре Лейдена – города, расположенного в сорока с небольшим километрах от столицы Нидерландов Амстердама, – около сотни стихотворений.

Среди них выделяется одно, начертанное на восточной стене Музея Бургаве – голландского Национального музея истории науки и медицины. Его трудно продекламировать, поскольку язык, на котором оно написано, знают немногие. Всего одна строчка:

Возможно, вам она не кажется стихотворной. Это уравнение поля из ОТО Альберта Эйнштейна. Как видите, уравнение состоит из двух частей, разделенных знаком равенства, означающим, что левая часть равна правой. В левой части описывается искривление пространственно-временного континуума. В правой – распределение массы (и энергии). Изменив распределение массы, вы измените искривление пространственно-временного континуума. Измените искривление – и материя начнет двигаться по окружности (см. главу 1).

Эйнштейновское уравнение поля написано на языке математики. Лучший его «перевод» на английский язык сделал Джон Арчибальд Уилер, блестящий американский физик, научный руководитель Кипа Торна: «Материя указывает пространственно-временному континууму, как искривляться; пространственно-временной континуум указывает материи, как двигаться». Разве это не поэзия?

Уравнение было написано на стене Музея Бургаве в честь столетия теории Эйнштейна и представлено публике на торжественной церемонии в ноябре 2015 г. голландским физиком Роббертом Дейкграафом, директором Института перспективных исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси), где Эйнштейн работал последний 21 год своей жизни. Самая подходящая кандидатура!

От Музея Бургаве всего 15 минут идти пешком до музейного хранилища на Раамстеег, 2. Паулю Стеенхорсту, руководителю реставрационного отдела, есть что показать[15]. Он ведет меня на один лестничный пролет вверх, к комнате № 1.01 с контролируемым микроклиматом, где в сосновых шкафах хранится коллекция, связанная с физикой. Пауль открывает ящик J410 и достает экспонат V34180 – маленькую картонную коробку темно-синего цвета. На крышке надпись: «Идеальное самопишущее перо Ватермана».

Я держу перьевую ручку Альберта Эйнштейна, которой он написал всё, созданное им в период 1912–1921 гг., в том числе рукописи статьи 1915 г. об общем принципе относительности. Искривление пространственно-временного континуума, уравнения поля, гравитационные волны – все «стекало» с кончика этого тонкого F?llfeder (вечного пера), как называл его Эйнштейн.

Вам знакома «теория шести рукопожатий»? Согласно ей, вас отделяет от любого человека на Земле самое большее шесть промежуточных звеньев – других людей. Самопишущая ручка не человек, но в каком-то смысле я всего в двух «рукопожатиях» от величайшего физика в истории.

Кстати, эту характеристику дал не я. Эйнштейн действительно считается самым великим физиком человечества, по крайней мере по результатам опроса 1999 г. с участием 100 выдающихся ученых, проведенного журналом Physics World. В том же году Time объявил Эйнштейна «Человеком столетия» – не конкретно физиком, заметьте, а самой выдающейся личностью вообще.

__________

Все знают, кто такой Альберт Эйнштейн. Пышные усы, растрепанная шевелюра, растянутый свитер, сандалии – хрестоматийный образ ученого. Не много найдется физиков, лица которых обессмертило тиражирование на открытках, кофейных чашках и футболках. Разумеется, свою роль сыграла фотография с высунутым языком, сделанная фотографом UPI Артуром Сассом на 72-летие Эйнштейна. Однако на научный небосклон он взлетел благодаря гениальности.

Как ни удивительно, вы намного больше знаете о Вселенной, чем Эйнштейн в то время, когда разрабатывал ОТО. Тогда никто еще не видел обратной стороны Луны. Не был открыт Плутон. Астрономы не знали, что служит источником энергии Солнца. Истинная природа спиральных туманностей – галактик, таких как наш Млечный Путь, – оставалась неясной. По мнению большинства ученых, Вселенная существовала всегда. До открытия пульсаров, квазаров и экзопланет оставались долгие десятилетия. Антиматерия, нейтрино, кварки – в 1915 г. эти слова были бы для Эйнштейна пустым звуком, – как и скопления галактик, гамма-всплески и темная материя.

Что ученые знали в 1915 г., так это то, что во Вселенной правит гравитация, хотя является крайне слабым взаимодействием. Электромагнитное, например, намного сильнее, но электромагнитные силы могут быть либо положительными, либо отрицательными – притягивающими или отталкивающими. Во Вселенной эти противоположные силы взаимно нейтрализуются. Гравитация, напротив, всегда сила притяжения (антигравитация остается темой научной фантастики). Вследствие этого движение звезд и планет – как и, разумеется, спотыкающихся людей и падающих яблок – подчиняется только этой маломощной силе.

Если вы сомневаетесь, что гравитация очень слаба, простой эксперимент вас в этом убедит. Порвите на полосы лист бумаги и уроните на стол. Они опускаются под действием гравитации Земли – той же силы, которая не дает нам взлететь под потолок. Теперь возьмите маленькую пластмассовую расческу и потрите о собственные волосы или о шерстяной свитер. Поднесите расческу к обрывкам на расстоянии несколько сантиметров. Видите? Они тут же притягиваются статическим зарядом расчески. Что и требовалось доказать: электромагнитное притяжение статически заряженной расчески намного сильнее гравитационного, создаваемого целой планетой! Следовательно, гравитация – действительно слабая фундаментальная сила природы.

Греки почти ничего не знали об электромагнитных силах (и совершенно ничего – о сильных и слабых ядерных взаимодействиях). Знаниями о гравитации они также не обладали. Аристотель считал, что все объекты имеют природную склонность двигаться к центру Вселенной, причем в центре Вселенной находится Земля. Поэтому вещи и падают на землю – все просто. Более того, Аристотель был убежден, что тяжелые предметы падают быстрее легких. Возможно, экспериментировал с клочками пергамента и амфорами?

Жаль, что Аристотель не видел киносъемки командира «Аполлона-15» Дэвида Скотта, бросающего перышко и молоток на поверхность Луны[16]. У Луны нет атмосферы, поэтому отсутствует и сопротивление воздуха, без которого перо падает ровно столько же времени, сколько и молоток, – это выглядит дико. (Причем оба предмета падают в 6 раз медленнее, чем падал бы молоток на Земле, поскольку гравитация Луны составляет лишь 1/6 часть земной, к которой мы привыкли.)

По легенде, Галилео Галилей впервые поставил аналогичный эксперимент в 1589 г., поднявшись на Пизанскую башню. Эксперимент очень прост. Возьмите две сферы разного веса – скажем, свинцовую и деревянную. Они должны быть большими и достаточно тяжелыми, чтобы сопротивление воздуха не оказывало на них существенного воздействия. Поднимитесь на башню. Уроните обе сферы строго одновременно. Какая из них приземлится первой? Если они ударятся о землю в один и тот же момент, вы докажете, что Аристотель заблуждался.

Надежные свидетельства того, что Галилей поставил этот опыт, отсутствуют. Верно, он его описывает, но, возможно, как мысленный эксперимент. Если же Галилей действительно ронял сферы с башни, то, бесспорно, не первым. В 1585 г. фламандский ученый и математик Симон Стевин и его друг Ян Корнелиус де Гроот (впоследствии ставший мэром голландского города Делфта) провели эксперимент, воспользовавшись башней Новой церкви в Делфте. Он подробно описан в книге Стевина, изданной в 1586 г. Мне очень нравится рассказ Стевина – от Новой церкви рукой подать до места, где родился мой отец.

Как бы то ни было, к концу XVI в. ошибочность представлений Аристотеля была доказана раз и навсегда. (В главе 1 вы прочли, что предположение Аристотеля о центральном положении Земли было опровергнуто парой десятилетий ранее Коперником.) Однако и Стевин, и Галилей знали о природе гравитации не многим больше древних греков. Например, подобно Аристотелю, они и мысли не допускали, что движением звезд и планет во Вселенной может управлять та же сила, которая воздействует на движение свинцовых сфер и яблок здесь, на Земле. Прошло еще два десятка лет, прежде чем это понял Исаак Ньютон. (Кстати, история о яблоке, упавшем на голову Ньютону, тоже легенда.)

Ньютон опубликовал свои размышления о гравитации летом 1687 г. не в научной статье, а в виде объемистого трехтомника на латыни под названием «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)[17]. Первое издание на английском языке вышло лишь в 1728 г., более чем через год после смерти автора. Почти через два века после публикации «Начал», 14 марта 1879 г., в Ульме (на территории нынешней Германии) Паулина Эйнштейн-Кох родила первенца Альберта, которому в будущем удастся доказать неточность воззрений Ньютона.

Вы знаете легенду о Галилео Галилее. Я упомянул легенду о Ньютоне. Легенд об Альберте Эйнштейне хватило бы на книгу размером с эту. К счастью, подлинная история его жизни не менее увлекательна, чем выдуманная. И пожалуй, столь же легендарна.

Альберту был всего год, когда его родители-иудеи переехали из Ульма в Мюнхен. Его отец Герман вместе со своим братом управлял маленькой фабрикой по производству электрооборудования. Мать занималась домом и семьей и в ноябре 1881 г. произвела на свет младшую сестру Альберта Майю. Семью часто навещала тетушка Фанни (сестра матери) с дочерьми Эрминой, Эльзой и Паулой. Маленький Альберт рос в женском окружении; он был горячо привязан к сестрам и любил играть с кузиной Эльзой.

Был ли он особенным ребенком? Едва ли. Разве что тихоней и интровертом. В детстве он научился игре на скрипке. Играл очень хорошо. Кроме того, его зачаровывали вещи, на которые дети обычно не обращают внимания, например компас, подаренный отцом, когда Альберту было 5 лет. Как ни поворачивай его корпус, стрелка всегда показывает в одном и том же направлении. Очевидно, на нее действует нечто в пространстве – потрясающе! Но Герман и помыслить не мог, что сын станет величайшим физиком всех времен.

У отца хватало других забот. В 1894 г. его компания разорилась. Семейство перебралось в Милан в надежде на лучшую участь. Пятнадцатилетний Альберт остался в Мюнхене, чтобы завершить курс гимназии. К этому времени он серьезно интересовался физикой и мечтал продолжить обучение в обновленной швейцарской Высшей технической школе в Цюрихе.

Другим выраженным интересом Альберта были девушки. (Как я уже говорил, он не был каким-то чудиком – большинство мальчиков-подростков живо интересуются девочками.) Девушки также проявляли к Альберту большой интерес. Он был симпатичным: кудрявые черные волосы, красивые темные глаза. Среди очарованных была и Мари Винтелер, дочь орнитолога Йоста Винтелера, преподавателя кантональной школы в Арау (Швейцария). Альберт жил в доме Винтелеров два года, пока учился в Арау. Они с Мари скоро влюбились друг в друга.

В сентябре 1896 г. Альберт сдал выпускные экзамены в школе, показав прекрасный результат, по крайней мере по естественным наукам. «Не слишком хорошо знаю историю… не слишком хорошо знаю французский, который учил» – эти строчки из хита Сэма Кука 1960 г. «Wonderful World» словно написаны об Эйнштейне. Зато по физике, алгебре и геометрии он набрал максимальные баллы. В 17 лет его зачислили в Политехникум.

_________

Мог ли 17-летний юноша помыслить, что именно ему суждено решить ряд животрепещущих проблем физики? Едва ли. Но Альберт Эйнштейн, безусловно, знал об этих проблемах. Особенно выделялась одна загадка, остававшаяся неразрешимой несколько десятилетий и грозившая ниспровергнуть теорию гравитации Ньютона.

Теория Ньютона наконец позволила астрономам понять закономерности движения планет в Солнечной системе. С помощью уравнений Ньютона было относительно просто предсказать, где планета окажется, скажем, через 20 лет от настоящего времени, или установить, где она была полвека назад, – в обоих случаях вычисления, по сути, одинаковы.

Я сказал «относительно просто», поскольку Солнечная система весьма сложна. Будь в ней только Солнце и одна планета, решение уравнений Ньютона было бы детской забавой. На практике на движение каждой планеты оказывает небольшое влияние гравитация всех остальных планет системы. Чтобы предсказать траекторию, например, Сатурна, необходимо принять в расчет силу притяжения Юпитера. Иногда Сатурн слегка замедляется гравитацией Юпитера, иногда слегка ускоряется. Расчет всех этих возмущений – дело далеко не простое!

Возможность проверить теорию Ньютона на жизнеспособность появилась в 1781 г., когда английский астроном Вильям Гершель открыл новую планету за орбитой Сатурна – Уран. Астрономы тут же воспользовались уравнениями Ньютона, чтобы спрогнозировать траекторию движения новой планеты. Конечно, они учли гравитацию других крупных планет. Но вскоре оказалось, что Уран медленно отклоняется от расчетного курса. Неужели теория всемирного тяготения Ньютона неверна? Или существует еще одна планета, сбивающая Уран с пути?

В 1840-е гг. математики усовершенствовали уравнения Ньютона. В нормальном случае нам известны положения всех планет, что позволяет точно вычислять их орбиты. Возможны ли обратные расчеты? Что, если, отталкиваясь от отклоненной орбиты Урана, попытаться вычислить, где должна находиться неизвестная планета, вызывающая отклонение? Французский математик Урбен Леверье решил задачу.

В наши дни было бы легко разработать для этого программное обеспечение – любой студент, изучающий астрономию, справится с этим за один-два дня. Но в те времена в распоряжении ученого были только письменный стол, карандаш, бумага и логарифмические таблицы. Леверье понадобилось несколько месяцев, чтобы получить достоверный результат.

Его усилия окупились. В сентябре 1846 г. вблизи местоположения, указанного Леверье, была обнаружена новая планета. Он написал о своем прогнозе коллеге Иоганну Галле из Берлинской обсерватории. В течение нескольких часов Галле с ассистентом Генрихом д’Арре нашли Нептун – так было названо это небесное тело.

Теперь понятно, почему Нептун иногда называли «планетой, открытой за письменным столом» – она была обнаружена по результатам математических расчетов[18]. В них использовались уравнения Ньютона. Таким образом, открытие Нептуна, восьмой планеты Солнечной системы, было воспринято как триумф теории всемирного тяготения Ньютона.

Именно так обычно работает наука. Она отталкивается от наблюдений – в нашем примере за траекториями падающих яблок и планет. Какой-нибудь гений выдвигает теорию, непротиворечиво объясняющую наблюдения, – в данном случае это Исаак Ньютон и его теория всемирного тяготения. По мере того как все больше предсказаний теории подтверждаются, ученые проникаются все большим доверием к ней – именно так открытие Нептуна подкрепило теорию Ньютона.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Что такое квантовая гравитация? | Космос

Квантовая гравитация пытается объяснить, как гравитация воздействует на мельчайшие частицы Вселенной.
(Изображение предоставлено Shutterstock)

Гравитация была первой фундаментальной силой, которую признало человечество, но до сих пор остается наименее понятной. Физики могут предсказать влияние гравитации на шары для боулинга, звезды и планеты с исключительной точностью, но никто не знает, как эта сила взаимодействует с мельчайшими частицами или квантами. Почти столетний поиск теории квантовой гравитации — описания того, как сила действует на мельчайшие частицы Вселенной — обусловлен простым ожиданием того, что один свод правил гравитации должен управлять всеми галактиками, кварками и всем, что между ними. [ Странные кварки и мюоны, о боже! Рассечение мельчайших частиц природы (инфографика) ]

«Если нет теории [квантовой гравитации], то Вселенная — это просто хаос. Это просто случайность», — сказала Нетта Энгельхардт, физик-теоретик из Массачусетского технологического института. «Я даже не могу сказать, что это было бы хаотично или случайно, потому что на самом деле это законные физические процессы».

Грань общей теории относительности

В основе самой сложной проблемы теоретической физики лежит столкновение между двумя величайшими достижениями этой области. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна заменила понятие Исаака Ньютона о простом притяжении между объектами описанием материи или энергии, искривляющей пространство и время вокруг себя, и близлежащих объектов, следующих по этим изогнутым путям, действуя так, как если бы они притягивались друг к другу. . В уравнениях Эйнштейна гравитация — это форма самого пространства. Его теория сохранила традиционное описание гладкой классической вселенной, где вы всегда можете увеличить масштаб до меньшего участка пространства.

Общая теория относительности продолжает превосходно справляться со всеми испытаниями, которые ей подвергают астрофизики, включая ситуаций, которые Эйнштейн никогда не мог вообразить . Но большинство экспертов ожидают, что теория Эйнштейна когда-нибудь потерпит неудачу, потому что Вселенная в конечном счете кажется неровной, а не гладкой. Планеты и звезды на самом деле представляют собой наборы атомов, которые, в свою очередь, состоят из электронов и связок кварков. Эти частицы слипаются или распадаются, меняя местами другие типы частиц, что приводит к возникновению сил притяжения и отталкивания.

Электрические и магнитные силы , например, исходят от объектов, обменивающихся частицами, известными как виртуальные фотоны. Например, сила, прижимающая магнит к холодильнику, может быть описана как гладкое классическое магнитное поле, но мелкие детали поля зависят от квантовых частиц, которые его создают. Из четырех фундаментальных сил Вселенной (гравитации, электромагнетизма, сильного и слабого ядерных взаимодействий) только гравитации не хватает «квантового» описания. В итоге никто точно не знает (хотя идей предостаточно), где гравитационные поля возникают или как действуют в них отдельные частицы.

Нечетная сила

Проблема в том, что хотя гравитация удерживает нас на земле и обычно действует как сила, общая теория относительности предполагает, что это нечто большее — форма самого пространства. Другие квантовые теории рассматривают пространство как плоский фон для измерения того, как далеко и быстро летят частицы. Игнорирование кривизны пространства для частиц работает, потому что гравитация настолько слабее, чем другие силы, что пространство кажется плоским, если рассмотреть что-то такое маленькое, как электрон. Эффекты гравитации и искривления пространства относительно очевидны на более мелких уровнях, таких как планеты и звезды. Но когда физики пытаются рассчитать кривизну пространства вокруг электрона, какой бы незначительной она ни была, математика становится невозможной.

В конце 1940-х годов физики разработали технику , называемую перенормировкой, для работы с капризами квантовой механики, которая позволяет электрону разнообразить скучное путешествие бесконечным разнообразием способов. Например, он может выстрелить фотоном. Этот фотон может разделиться на электрон и его двойника из антиматерии, позитрон. Затем эти пары могут испускать больше фотонов, которые могут разделиться на большее количество близнецов и так далее. В то время как идеальный расчет потребовал бы подсчета бесконечного множества путешествий электрона, перенормировка позволила физикам собрать неуправляемые возможности в несколько измеримых чисел, таких как заряд и масса электрона. Они не могли предсказать эти значения, но могли использовать результаты экспериментов и использовать их для других предсказаний, например, куда движется электрон.

Перенормировка перестает работать, когда на сцену выходят частицы теоретической гравитации, называемые гравитонами. У гравитонов также есть своя собственная энергия, которая создает большее искривление пространства и большее количество гравитонов, которые создают большее искривление, большее количество гравитонов и так далее, что обычно приводит к гигантскому математическому беспорядку. Даже когда физики пытаются сложить некоторые из бесконечностей вместе для экспериментального измерения, они в конечном итоге утонут в бесконечном количестве стопок.

«Это фактически означает, что вам нужно бесконечное количество экспериментов, чтобы определить что-либо, — сказал Энгельхардт, — и это не реалистичная теория».

Общая теория относительности утверждает, что вселенная представляет собой гладкую ткань, а квантовая механика говорит, что это неровная смесь частиц. Физики говорят, что не может быть и того, и другого. (Изображение предоставлено Shutterstock)

На практике эта неспособность справиться с искривлением вокруг частиц становится фатальной в ситуациях, когда большое количество массы и энергии искривляют пространство настолько сильно, что даже электроны и им подобные не могут не заметить — например, случай с черными дырами . Но любые частицы очень близко — или, что еще хуже, внутри — ям пространства-времени, безусловно, знают правила взаимодействия, даже если физики этого не знают.

«Природа нашла способ заставить черные дыры существовать», — написал Робберт Дейкграаф, директор Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, в публикации для института. «Теперь нам предстоит узнать, что природа знает, а мы еще не знаем».

Приведение гравитации в порядок

Используя приближение общей теории относительности (Энгельхардт называл ее «лейкопластырем»), физики разработали представление о том, как могут выглядеть гравитоны, но никто не ожидает увидеть их в ближайшее время. Один мысленный эксперимент предполагает, что потребуется 100 лет экспериментов с помощью коллайдера частиц, такого же тяжелого, как Юпитер, чтобы обнаружить его. Итак, тем временем теоретики переосмысливают природу самых фундаментальных элементов Вселенной.

Одна из теорий, известная как петлевая квантовая гравитация , направлена ​​на разрешение конфликта между частицами и пространством-временем путем разбиения пространства и времени на маленькие кусочки — предельное разрешение, за пределами которого невозможно масштабирование.

Теория струн , другая популярная структура, использует другой подход и заменяет частицы струнами, подобными волокнам, которые математически ведут себя лучше, чем их точечные аналоги. Это простое изменение имеет сложные последствия, но одна приятная особенность заключается в том, что гравитация просто выпадает из математики. Энгельгардт сказал, что даже если бы Эйнштейн и его современники никогда не разработали общую теорию относительности, физики наткнулись бы на нее позже, благодаря теории струн. «Я нахожу это довольно чудесным», — сказала она.

По словам Энгельхардта, теоретики струн обнаружили новые признаки того, что в последние десятилетия они находятся на продуктивном пути. Проще говоря, сама идея пространства может отвлекать физиков от более фундаментальной структуры Вселенной.

Теоретики обнаружили в конце 1990-х годов, что описания простой коробчатой ​​вселенной, включая гравитацию , были математически эквивалентны изображению плоской вселенной только с квантовой физикой (и без гравитации). Способность переключаться между описаниями предполагает, что пространство может быть не фундаментальным компонентом космоса, а скорее побочным эффектом, возникающим в результате взаимодействия частиц.

Как ни трудно нам, смертным, погруженным в ткань пространства, представить, что связь между пространством и частицами может быть чем-то вроде связи между комнатной температурой и молекулами воздуха. Когда-то физики думали о тепле как о жидкости, перетекающей из теплой комнаты в холодную, но открытие молекул показало, что то, что мы воспринимаем как температуру, «вытекает» из средней скорости молекул воздуха. Пространство (и, что то же самое, гравитация) может аналогичным образом представлять наш крупномасштабный опыт какого-то мелкомасштабного явления. «В рамках теории струн на данный момент есть довольно хорошие указания на то, что пространство действительно возникает», — сказал Энгельхардт.

Но вселенная теории струн в коробке имеет форму, отличную от той, которую мы видим (хотя Энгельхардт сказал, что это различие не может быть решающим фактором, поскольку квантовая гравитация может действовать одинаково для всех возможных форм вселенной). Даже если уроки вселенной коробок применимы в реальности, математическая структура остается грубой . Физики далеки от того, чтобы разорвать свои теоретические связи с космосом и получить точное описание квантовой гравитации во всей ее неровной красе.

В то время как они продолжают работать над существенными математическими отклонениями в своих соответствующих теориях, некоторые физики питают надежду, что их астрофизические наблюдения могут когда-нибудь подтолкнуть их в правильном направлении. На сегодняшний день ни один эксперимент не отклонился от предсказаний общей теории относительности, но в будущем разнообразный набор из детекторов гравитационных волн, чувствительных к волнам многих размеров, сможет уловить тонкий шепот гравитонов. Однако, по словам Энгельхардта, «моей инстинктивной потребностью было бы смотреть на космос, а не на коллайдеры частиц».

Дополнительные ресурсы: 

• Прочтите о другой причине, по которой гравитация так отличается от других сил , астрофизик Итан Сигел для Forbes.
• Посмотрите это видео, объясняющее связь между всплывающей вселенной с гравитацией и «плоской» вселенной без гравитации , от PBS Space Time.
• Посмотрите, как Дон Линкольн из Fermilab объясняет основы петлевой квантовой гравитации .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Чарли Вуд — независимый журналист, освещающий физические науки как в этой бледно-голубой точке, так и вне ее. Он сотрудничает с Space.com и LiveScience, а также с Popular Science, Scientific American, Quanta Magazine и другими. Сейчас он пишет из Нью-Йорка, но в прошлых жизнях преподавал физику в Мозамбике и английский язык в Японии. Найдите его в Твиттере @walkingthedot.

квазаров: определение и факты о самых ярких объектах во Вселенной

Космический телескоп Хаббл сделал это изображение древнего яркого квазара 3C 273, который находится в гигантской эллиптической галактике в созвездии Девы. Его свету потребовалось около 2,5 миллиардов лет, чтобы добраться до нас. Несмотря на такое большое расстояние, это по-прежнему один из самых близких квазаров к нашему дому. Это был первый идентифицированный квазар, открытый в начале 19 века.60-х астроном Аллан Сэндидж.
(Изображение предоставлено ЕКА/Хабблом и НАСА)

Сияющие так ярко, что затмевают вмещающие их древние галактики, квазары — это далекие объекты, питаемые черными дырами, масса которых в миллиард раз превышает массу нашего Солнца. Эти мощные динамо-машины очаровывали астрономов с момента их открытия полвека назад.

В 1930-х годах Карл Янский, физик из Bell Telephone Laboratories, обнаружил, что статические помехи на трансатлантических телефонных линиях исходят из Млечного Пути. К 19В 50-х годах астрономы использовали радиотелескопы для исследования неба и связывали их сигналы с видимыми исследованиями неба.

Концепт этого художника иллюстрирует квазар, или кормящую черную дыру, похожую на APM 08279+5255, где астрономы обнаружили огромное количество водяного пара. Газ и пыль, вероятно, образуют тор вокруг центральной черной дыры с облаками заряженного газа сверху и снизу. (Изображение предоставлено НАСА/ЕКА). Астрономы назвали их «квазизвездными радиоисточниками» или «квазарами», потому что сигналы исходили из одного места, как звезда. Однако это неправильное название; по данным Национальной астрономической обсерватории Японии, только около 10 процентов квазаров излучают сильные радиоволны.

Присвоение им имен не помогло определить, что это за объекты. Потребовались годы исследований, чтобы понять, что эти далекие точки, которые, казалось, указывают на звезды, созданы частицами, ускоренными со скоростями, приближающимися к скорости света.

«Квазары являются одними из самых ярких и самых далеких известных небесных объектов и имеют решающее значение для понимания ранней Вселенной», — говорится в заявлении астронома Брэма Венеманса из Института астрономии Макса Планка в Германии.

Световые струи

Теперь ученые подозревают, что крошечные точечные мерцания на самом деле являются сигналами ядер галактик, которые затмевают родительские галактики. Квазары живут только в галактиках со сверхмассивными черными дырами — черными дырами, масса которых в миллиарды раз превышает массу Солнца. Хотя свет не может выйти из самой черной дыры, некоторые сигналы могут вырываться вокруг ее краев. В то время как часть пыли и газа падает в черную дыру, другие частицы разгоняются от нее со скоростью, близкой к скорости света. Частицы вылетают из черной дыры струями над и под ней, переносимые одним из самых мощных ускорителей частиц во Вселенной.

«Считается, что квазары формируются в регионах Вселенной, где крупномасштабная плотность материи намного выше средней», — говорится в заявлении астронома Фабиана Уолтера из Института астрономии Макса Планка.

Большинство квазаров были обнаружены на расстоянии миллиардов световых лет от Земли. Поскольку для путешествия требуется световое время, изучение объектов в космосе работает во многом подобно машине времени; мы видим объект таким, каким он был, когда свет покинул его миллиарды лет назад. Таким образом, чем дальше учёные смотрят, тем дальше в прошлое они могут заглянуть. Большинство из более чем 2000 известных квазаров существовали в начале жизни галактики. В таких галактиках, как Млечный Путь, возможно, когда-то был квазар, который долгое время молчал.

В декабре 2017 года был обнаружен самый далекий квазар, находящийся на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли. Ученые наблюдали квазар, известный как J1342+0928, поскольку он появился всего через 690 миллионов лет после Большого взрыва. Эти молодые квазары могут раскрыть информацию о том, как галактики развивались с течением времени.

Квазары излучают энергию в миллионы, миллиарды и даже триллионы электрон-вольт. Эта энергия превышает общий свет всех звезд в галактике. Самые яркие объекты во Вселенной, они сияют от 10 до 100 000 раз ярче, чем Млечный Путь.

«Квазары способны излучать в сотни или даже тысячи раз больше всей энергии, выделяемой нашей галактикой, что делает их одними из самых ярких и энергичных объектов во всей Вселенной», — сообщает НАСА. Например, если бы древний квазар 3C 273, один из самых ярких объектов на небе, находился в 30 световых годах от Земли, он выглядел бы таким же ярким, как солнце на небе. (Тем не менее, квазар 3C 273, первый идентифицированный квазар, по данным НАСА, находится в 2,5 миллиардах световых лет от Земли. Это один из ближайших квазаров.)

Изучение квазаров долгое время было сложной задачей из-за их связи с трудноизмеримой массой их сверхмассивных черных дыр. Новый метод начал взвешивать самую большую из черных дыр оптом.

«Это большой шаг вперед для науки о квазарах», — говорит Аарон Барт, профессор астрономии Калифорнийского университета в Ирвине. «Они впервые показали, что эти сложные измерения можно проводить в режиме массового производства».

Генеалогическое древо

Квазары относятся к классу объектов, известных как активные ядра галактик (АЯГ). Другие классы включают сейфертовские галактики и блазары. Все три нуждаются в сверхмассивных черных дырах, чтобы привести их в действие.

Сейфертовские галактики представляют собой АЯГ с самой низкой энергией, излучающие всего около 100 килоэлектронвольт (КэВ). Блазары, как и их собратья-квазары, выделяют значительно больше энергии.

Многие ученые считают, что три типа АЯГ — это одни и те же объекты, но с разных точек зрения. В то время как джеты квазаров, кажется, движутся под углом, как правило, в направлении Земли, блазары могут направлять свои джеты прямо на планету. Хотя в сейфертовских галактиках не видно струй, ученые считают, что это может быть связано с тем, что мы смотрим на них сбоку, поэтому все излучение направлено от нас и, таким образом, остается незамеченным.

Следите за новостями Нолы Тейлор Редд на @NolaTRedd, в Facebook или Google+. Следуйте за нами на @Spacedotcom, Facebook или Google+.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTRedd

Эйнштейн объясняет: Все относительно

После прискорбного разрыва прежних международных отношений, существовавших между людьми науки, я с радостью и благодарностью принимаю эту возможность общения с английскими астрономами и физиками. В соответствии с высокой и гордой традицией английской науки английские ученые должны были посвятить свое время и труд, а английские учреждения должны были предоставить материальные средства для проверки теории, которая была завершена и опубликована в стране своих врагов в разгар войны. Хотя исследование влияния гравитационного поля Солнца на лучи света является делом чисто объективным, тем не менее я очень рад выразить личную благодарность моим английским коллегам в этой области науки; ибо без их помощи я не получил бы доказательства самого важного вывода из моей теории.

В физике существует несколько видов теории. Большинство из них конструктивны. Они пытаются построить картину сложных явлений из некоторого относительно простого предложения. Кинетическая теория газов, например, пытается связать с молекулярным движением механические, тепловые и диффузионные свойства газов. Когда мы говорим, что понимаем группу явлений природы, мы имеем в виду, что нашли конструктивную теорию, которая их охватывает.

Теории принципа

Но помимо этой самой весомой группы теорий есть еще одна группа, состоящая из того, что я называю принципиальными теориями. Они используют аналитический, а не синтетический метод. Их отправной точкой и основанием являются не гипотетические составляющие, а эмпирически наблюдаемые общие свойства явлений, принципы, из которых выводятся математические формулы такого рода, что они применимы ко всякому представившемуся случаю. Термодинамика, например, исходя из того факта, что вечное движение никогда не встречается в обычном опыте, пытается вывести из этого с помощью аналитических процессов теорию, применимую во всех случаях. Достоинством конструктивных теорий является их полнота, адаптируемость и ясность, достоинств теорий принципа — их логическое совершенство и надежность их оснований.

Теория относительности — это теория принципов. Чтобы понять его, необходимо понять принципы, на которых он основан. Но прежде чем сформулировать это, необходимо отметить, что теория относительности подобна дому с двумя отдельными этажами: специальной теорией относительности и общей теорией относительности.

Со времен древних греков было хорошо известно, что при описании движения тела мы должны ссылаться на другое тело. Движение железнодорожного поезда описывается применительно к земле, планеты применительно ко всей совокупности видимых неподвижных звезд. В физике тела, к которым пространственно отнесены движения, называются системами координат. Законы механики Галилея и Ньютона можно сформулировать только с помощью системы координат.

Состояние движения системы координат не может быть выбрано произвольно, если должны соблюдаться законы механики (оно должно быть свободно от кручения и ускорения). Система координат, используемая в механике, называется системой инерции. Состояние движения инерционной системы с точки зрения механики не ограничивается природой одним условием. Достаточно условия в следующем утверждении: система координат, движущаяся в том же направлении и с той же скоростью, что и система инерции, сама является системой инерции. Таким образом, специальная теория относительности является приложением к любому естественному процессу следующего положения: «Каждый закон природы, справедливый по отношению к системе координат K также должно оставаться в силе для любой другой системы K’ при условии , что K и K’ находятся в равномерном перемещении. скорости света в вакууме. Свет в вакууме имеет определенную и постоянную скорость, не зависящую от скорости его источника. Физики обязаны своей уверенностью в этом утверждении теории электродинамики Максвелла-Лоренца. Два принципа, которые Упомянутые мною получили сильное экспериментальное подтверждение, но не кажутся логически совместимыми.Специальная теория относительности добилась своего логического примирения, внеся изменения в кинематику, то есть в учение о физических законах пространства и времени. Стало очевидным, что констатация совпадения двух событий может иметь смысл только в связи с системой координат, что масса тел и скорость их движения Число часов должно зависеть от их состояния движения относительно координат.

Старая физика

Но старая физика, включая законы движения Галилея и Ньютона, противоречила указанной мною релятивистской кинематике. Последнее дало начало определенным обобщенным математическим условиям, которым должны были бы соответствовать законы природы, если бы два фундаментальных принципа были совместимы. Пришлось изменить физику. Самым заметным изменением был новый закон движения для (очень быстро) движущихся материальных точек, и это вскоре было подтверждено в случае электрически нагруженных частиц. Самый важный результат системы специальной теории относительности касался инертной массы материальной системы. Стало очевидным, что инерция такой системы должна зависеть от содержащейся в ней энергии, так что мы пришли к представлению, что инертная масса есть не что иное, как скрытая энергия. Учение о сохранении массы потеряло свою самостоятельность и слилось с учением о сохранении энергии.

Специальная теория относительности, которая была просто систематическим развитием электродинамики Максвелла и Лоренца, имела последствия, выходящие за ее пределы. Должна ли независимость физических законов по отношению к системе координат ограничиваться системами координат, находящимися в равномерном поступательном движении относительно друг друга? Какое отношение природа имеет к системам координат, которые мы предлагаем, и к их движениям? Хотя для наших описаний природы может быть необходимо использовать системы координат, которые мы выбрали произвольно, выбор никоим образом не должен ограничиваться их состоянием движения. (Общая теория относительности.) Применение этой общей теории относительности оказалось в противоречии с известным экспериментом, согласно которому оказалось, что вес и инерция тела зависят от одних и тех же констант (тождество инертные и тяжелые массы). Рассмотрим случай системы координат, которая понимается как находящаяся в устойчивом вращении относительно системы инерции в ньютоновском смысле. Силы, которые по отношению к этой системе являются центробежными, в ньютоновском смысле должны быть приписаны инерции. Но эти центробежные силы, как и гравитация, пропорциональны массе тел. Нельзя ли тогда считать систему координат покоящейся, а центробежные силы гравитационными? Интерпретация казалась очевидной, но классическая механика запрещала ее.

Этот небольшой набросок показывает, что обобщенная теория относительности должна включать в себя законы тяготения, и действительное стремление к этой концепции оправдало надежду. Но путь оказался труднее, чем предполагалось, потому что противоречил евклидовой геометрии. Другими словами, законы расположения материальных тел в пространстве не вполне согласуются с законами пространства, предписываемыми евклидовой геометрией твердых тел. Именно это подразумевается под фразой «деформация в пространстве». Основные понятия «прямая», «плоскость» и т. д. соответственно теряют в физике свой точный смысл.

В ОТО учение о пространстве и времени, кинематика, уже не является одной из абсолютных основ общей физики. Геометрические состояния тел и ход часов зависят в первую очередь от их гравитационных полей, которые опять-таки создаются рассматриваемыми материальными системами.

Таким образом, новая теория гравитации сильно расходится с ньютоновской в ​​отношении ее основного принципа. Но в практическом применении они настолько хорошо согласуются друг с другом, что было трудно найти случаи, в которых можно было бы наблюдать фактические различия. Пока предложено только следующее:

1. Искажение овальных орбит планет вокруг Солнца (подтверждено на примере планеты Меркурий).