Содержание
ПОЧЕМУ ЭЙНШТЕЙН СТАЛ АВТОРОМ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ?. АнтиЭйнштейн. Главный миф XX века
ПОЧЕМУ ЭЙНШТЕЙН СТАЛ АВТОРОМ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ?
На заданный самому себе вопрос: «Почему именно я создал теорию относительности?» — Эйнштейн ответил в национально-ироничном духе: «Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я стал уже взрослым. Естественно, я мог глубже проникать в проблему, чем ребенок с нормальными наклонностями».
Ответ станет ясным, если рассмотреть общественно-политическую обстановку того времени. А это конец XIX века, в 1897 году состоялся первый сионистский конгресс. Движению, вышедшему из подполья, нужно было знамя. В свое время роль знамени подчеркивал известный финский писатель М. Ларни, который считал, что знаменем может быть и женская юбка; и чем выше это знамя, тем больше народу под ним собирается.
Здесь же надо было создать образ — образ гения всех времен и только одного народа, образ, чей авторитет был бы на уровне Моисея, который вывел еврейский народ из Египта, на уровне Авраама — родоначальника евреев (кстати, основоположник легального сионизма — Теодор Герцль в «еврейской сотне» занимает даже не призовое, а только восьмое место).
И такой человек был найден. Все остальное было делом денег и техники. Деньги были, техника тоже.
«Имя его (Эйнштейна) превозносилось массами, зачастую не имевшими никакого представления о физике, и в особенности, конечно, евреями. Эта национальная подоплека хорошо чувствовалась, вызывала законное отторжение… »[56].
Следует остановиться на отдельных, видимых, создателях карьеры и построения авторитета Эйнштейна. Место в Бернском патентном бюро в 1902 году Эйнштейн получил благодаря отцу своего друга Марселя Гроссмана, у которого, в свою очередь, был друг Фридрих Галлер — директор этого бюро. В 1904 году в патентное бюро поступил и еще один друг Эйнштейна — М.
Бессо. В 1909 году в Цюрихском университете открылась профессорская вакансия по курсу теоретической физики, на которую претендовали Фридрих Адлер, учившийся с Эйнштейном в политехникуме (написавший впоследствии критическую работу по эйнштейновской теории относительности), и Эйнштейн. И хотя Фридрих Адлер пользовался авторитетом, он отказался от должности в пользу «благодарного» Эйнштейна, который писал, что Адлер — человек неуравновешенный, интеллектуально бесплодный, упрямый мечтатель, чья склонность к самопожертвованию замешена на мазохизме, а готовность стать мучеником граничит со стремлением к самоубийству. Аналогичная история имела место в 1910 году, когда Эйнштейн претендовал на должность профессора Пражского университета. Здесь тоже сначала первым кандидатом был профессор физики из Технологического института в Брно — Густав Яуманн, который снял свою кандидатуру в пользу Эйнштейна.
Осенью 1922 года Эйнштейн был избран в Российскую академию наук по представлению А.Ф. Иоффе, П.
П. Лазарева и В.А. Стеклова и в 1926 году получил диплом, подписанный президентом академии А.П. Карпинским. Отметим, того самого Иоффе, который своими глазами видел статью, подписанную совместно Эйнштейном и Милевой Марич. В 1930 году в США у миллиардеров брата и сестры Бромбергера и Фульд с подачи Флекснера возникла мысль о создании Института высших исследований в Принстоне, куда в 1933 году был приглашен Эйнштейн. Создатели института ставили целью освободить приглашенных ученых от каких-либо педагогических, административных обязанностей и материальных забот. Там без забот и без научных результатов проработал Эйнштейн до 1955 года, до самой смерти.
Он поселился в одном из коттеджей Принстона вместе с женой Эльзой, двумя падчерицами и секретаршей (старым другом семьи, а скорее, его личным, мягко говоря, другом) Элен Дюкас. Вместе с ними жил и молодой математик Вальтер Майер, приехавший в Америку в качестве ассистента Эйнштейна. В Принстоне Эйнштейн руководил группой ученых, состоящей в основном из его ассистентов в разные периоды жизни.
Помощники, консультанты, соавторы
О самом первом соавторе Эйнштейна — Милеве Марич уже говорилось выше. Как раньше отмечалось, математику в политехникуме преподавали видные ученые того времени А. Гурвиц и Г. Минковский (давший геометрическую иллюстрацию теории относительности). Но если Эйнштейна не интересовала математика, то его приятеля М. Гроссмана она интересовала, и Эйнштейн впоследствии привлек его к разработке математического аппарата общей теории относительности.
В 1905 году была опубликована работа «К электродинамике движущихся тел», которая заканчивалась словами: «В заключение отмечу, что мой друг и коллега М. Бессо явился верным помощником при разработке изложенных здесь проблем и что я обязан ему рядом ценных указаний».
В 1907 году в Берне у Эйнштейна появился друг — Я. Лауб, присланный известным ученым В. Вином для обсуждения проблем теоретической физики. Беседы с Лаубом привели к появлению трех совместных статей. Весьма плодотворными оказались эти «беседы».
В этом же году Эйнштейн пытается проникнуть в академические круги, предлагая свои услуги в качестве приват-доцента (лектора без постоянной зарплаты) университету Берна, но не был принят на работу, так как статью по теории относительности посчитали «невразумительной», и он не смог удовлетворить обязательному требованию, предъявляемому к приват-доценту — представить факультетскому начальству рукопись еще не опубликованной статьи. Но здесь опять ему на помощь пришел тот, кто раньше мешал: бывший научный руководитель по несостоявшейся диссертации профессор Кляйнер похлопотал перед Бернским университетом, и в 1908 году Эйнштейн получил свою первую академическую должность — он читал вечерние лекции студентам, на которые приходили от одного до трех человек.
«В 1908 году его бывший учитель Герман Минковский облек теорию относительности в более совершенную математическую форму», а Гроссману, чьими конспектами Эйнштейн пользовался в студенческие годы, заявил: «Гроссман, ты должен мне помочь, иначе я сойду с ума».
«И Гроссман, как проводник с мачете в руках, стал прокладывать Эйнштейну путь через джунгли неевклидовой геометрии»[2]. В этом году Минковский выступает с докладом «Пространство и время» на 80-м собрании немецких естествоиспытателей и врачей в Кельне. Здесь Минковский говорит о том, что Лоренц ввел понятие «местного времени» и «воспользовался физическим содержанием этого понятия для лучшего понимания гипотезы сокращения тел». При этом Минковский не упоминает имени Пуанкаре. Зоммерфельд же в комментариях к опубликованному докладу отмечает, что Пуанкаре в своих работах рассматривал более общий случай, нежели Минковский. В 1909-1911 годах М. Гроссман разрабатывал проблемы неевклидовой геометрии для Эйнштейна и «вводил его в круг математических приемов, пригодных для решения новой физической задачи».
В том же, 1911 году Эйнштейн близко познакомился с Марией Кюри, Пуанкаре, Ланжевеном, Планком, Нернстом, Резерфордом и Лоренцем. Встречался Эйнштейн и с Фридрихом Адлером, с которым жил в одном доме.
Но эта история с уступкой места тоже не так проста, как и вся жизнь и деятельность Эйнштейна: Адлер посчитал, что профессор Кляйнер (бывший «дурак», а потом лучший друг и наставник) сделал все, чтобы должность досталась Эйнштейну, которого Кляйнер рекомендовал как ведущего физика-теоретика.
Вот как аукнулся Кляйнеру отказ поддержать диссертацию Эйнштейна — в течение ряда лет он был вынужден помогать научно и организационно создавать из последнего гения всех времен и одного народа. «Какими бы мотивами ни руководствовался Адлер, Эйнштейн получил должность, несмотря на антисемитизм, столь распространенный в Европе в начале века»[2].
Видимо, этот самый «антисемитизм» и привел к тому, что в том же 1909 году Женевский университет в честь своего 350-летия присвоил звание почетного доктора Эйнштейну. Таким образом, вопрос о необходимости защищать докторскую (по нашим стандартам — кандидатскую) диссертацию отпал сам собой, что и требовалось доказать. Эту церемонию доктор чуть было не пропустил, так как приглашение было написано по-латыни, а этот язык будущий гений так и не смог освоить.
Так закончилась инженерная служба Эйнштейна в патентном бюро и началась его научная карьера. Но такое начало способствовало тому, что он получил уверенность «в собственной великой миссии», в результате его гордость стала граничить с высокомерием.
Немного сведений о Фридрихе Адлере, сыгравшем значительную роль в дальнейшей жизни Альберта Эйнштейна: он был сыном известного психиатра Виктора Адлера (подробнее о Викторе Адлере будет сказано ниже). О Фридрихе Адлере «Малая советская энциклопедия» пишет как об одном из «реформистских руководителей австрийской социал-демократии», «реакционные философские взгляды» которого были подвергнуты критике Лениным в работе «Материализм и эмпириокритицизм». Фридрих Адлер был- признан виновным в политическом убийстве и приговорен к смертной казни (затем этот приговор заменили пожизненным заключением), а через два года он был освобожден из тюрьмы и вскоре стал депутатом австрийского Национального собрания. Во время тюремного заключения Адлера Эйнштейн «похвалил» своего «друга», сказав, что тот нашел себе в тюрьме занятие, изучая теорию относительности.
Следствием такого изучения и стала критическая статья Фридриха Адлера, за которую сионистские друзья Эйнштейна пытались представить Адлера сумасшедшим. В Праге некоторые понятия геометрии, которые могли помочь Эйнштейну при обобщении теории относительности, преподал ему Г. Пик, он же натолкнул его на труды Г. Риччи и Т. Леви-Чивиты, обогатившие математический арсенал Эйнштейна.
Но самым близким из европейских физиков был Пауль Эренфест, его Эйнштейн считал блистательным физиком, общение с которым продолжалось больше двадцати лет. «Мы познакомились 25 лет тому назад. Он посетил меня в Праге, куда приехал прямо из России; как еврей, он был лишен там возможности преподавать в высших учебных заведениях…» («Памяти Пауля Эренфеста»).
В 1918 году Г. Вейль предложил геометризировать наряду с теорией тяготения и теорию электромагнитного поля, но впоследствии отказался от развития своей схемы, а Эйнштейн продолжал подобные попытки. Вейль вспоминал споры с ним и «сближал позднейшие построения Эйнштейна со своими первоначальными концепциями»[3].
В 1936-1938 годах ассистентом Эйнштейна был Л. Инфельд, тот самый польско-русский еврей, доцент Львовского университета, который просил в свое время рекомендацию у Эйнштейна. Совместная работа с Инфельдом была посвящена проблеме уравнений движения. В 1938 году вышла их книга «Эволюция физики», которую Эйнштейн даже не раскрывал, а в процессе подготовки к изданию не взглянул на корректуру.
Интересна история появления этой книги.
В 1937 году Инфельду, получившему стипендию в Принстоне на один год, было отказано в ее продлении, и ему пришла в голову мысль выпустить (совместно с Эйнштейном) книгу, на которую можно было получить аванс и прожить еще один год в Принстоне. Как отмечается в[3], эта книга для прочтения не требовала специальных знаний, но предъявляла «очень высокие требования к интеллигентности, способности к абстрактному мышлению, последовательности».
По мнению авторов, она не должна была создавать представления о принципиальном отличии науки от здравого смысла.
Отметим, того самого здравого смысла, который позволяет объяснить космические явления, которые, как считалось, подтверждают общую теорию относительности, без использования этой теории. Но не всегда процесс создания научной работы с соавтором протекал без сучка и задоринки. Так, «один из его помощников, Яков Граммер, российский еврей с гротескно деформированным обликом, работал с Эйнштейном в течение нескольких лет и надеялся в конечном счете стать преподавателем»[4], Граммер обвинил Эйнштейна в том, что последний не выполнил обещания, поссорился с ним, уехал в Минск и впоследствии был избран в Белорусскую академию наук.
В 1944-1948 годах ассистентом Эйнштейна был Э. Штраус. В Принстоне одним из создателей математических приемов, применяемых Эйнштейном в общей теории относительности, был, как пишут биографы, итальянский математик Т. Леви-Чивита (довольно странная для итальянца фамилия, не правда ли?). К тридцатым годам закончилось формирование культа личности гения всех времен и одного народа.
Фактически к этому моменту завершился грандиозный сионистский проект под кодовым названием «Эйнштейн», аналогом которому в русской литературе является Козьма Прутков. Но в отличие от Козьмы Пруткова от осуществления проекта «Эйнштейн» было больше вреда, чем пользы. В разное время соавторами гения были: В. Баргман, П. Бергман, В. де Гааз, Б. Гоффман, Я. Громмер, М. Гроссман, Л. Инфельд, И. Лауб, В. Майер, Г. Мюзам, В. Паули, Б. Подольский, В. Ритц, Н. Розен, де Ситтер, Э. Страус, Р. Толмен, А.Д. Фоккер, Л. Хопф, О. Штерн, П. Эренфест. Это, не считая разного рода помощников и консультантов. Вот вам и научное одиночество гениального ученого!
Отметим, что после переезда в Принстон у самого Эйнштейна появилась возможность за хорошие деньги заниматься любой наукообразной проблемой с одним условием — не позорить нацию! Помните: в советское время грузин купил «Запорожец», поставил под окном, а наутро его не обнаружил. Он купил новый, история повторилась. Купил третий «Запорожец» и оставил записку: «Братцы, дайте хоть покататься!» Наутро на месте «Запорожца» стояла «Волга» с запиской: «Катайся, сколько хочешь, но не позорь нацию!»
Нобелевская премия
В июле 1923 г.
Эйнштейн выехал в Швецию на церемонию вручения Нобелевской премии, присужденной ему в ноябре 1922 г. В 1910 году он впервые был выдвинут на соискание Нобелевской премии по физике. Это сделал химик Вильгельм Оствальд, получивший эту премию в 1909 году, тот самый Оствальд, который не принял Эйнштейна на работу в 1901 году, а теперь был привлечен к рекламному проекту по принципу: кто нам мешает, тот нам и поможет.
При этом Оствальд именовал Эйнштейна создателем специальной теории относительности как самой перспективной теории со времен открытия закона сохранения энергии. Начиная с 1910 года, когда Эйнштейн был впервые выдвинут на Нобелевскую премию, его имя только два раза не фигурировало в списках кандидатов, с таким упорством продвигали сионистские круги своего кандидата в гении всех времен и одного народа.
В.Бобров[57] отмечает: «…активное проталкивание Эйнштейна в нобелевские лауреаты и его безмерное восхваление как якобы величайшего гения всех народов и времен — все это своего рода реверанс… за участие физика в сионистском движении на протяжении многих десятилетий».
Но здесь автор не совсем прав — это не реверанс, а закономерное завершение процесса под названием «рука руку моет». П. Картер и Р. Хайфилд пишут: «Нобелевский комитет отличался консервативностью и не хотел присуждать премию за теорию относительности: она все еще оставалась спорной и не была достаточно подтверждена экспериментальными данными. Эйнштейну… досталась премия, оставшаяся неврученной в 1921 году…»
И еще: «По иронии судьбы, он получил ее за открытие законов фотоэлектрического эффекта, то есть за теорию, выводы из которой, позднее сделанные другими учеными, вызывали у него раздражение всю оставшуюся жизнь».
Но, как известно: дают — бери, а бьют — беги! Или дареному коню в зубы не смотрят. Иначе смотрит на этот факт[3]: «Шведская академия и Нобелевский комитет боялись политического резонанса присуждения премии за теорию относительности, боялись неизбежной реакции со стороны Ф. Ленарда и иже с ним. Поэтому присуждение премии было сформулировано следующим образом: «Премия присуждается Эйнштейну за открытие закона фотоэлектрического эффекта и за его работы в области теоретической физики».
Ф. Ленард сразу же направил в Шведскую академию наук резкий протест… Получив премию, Эйнштейн отдал всю сумму Милеве» (выделено мной. — В.Б.).
После Первой мировой войны Ф. Ленард стал одним из самых непримиримых научных противников Эйнштейна; «научным авторитетом Ф. Ленарда с его согласия прикрывались ярые антисемиты, нападавшие на теорию относительности» (от себя заметим — на теорию относительности в варианте Эйнштейна, а те, кто выступал против Эйнштейна, объявлялись антисемитами).
Необходимо отметить, что Картер и Хайфилд пишут о ф. Ленарде (после Первой мировой войны) как о будущем нобелевском лауреате. В действительности же Филипп Ленард стал нобелевским лауреатом в 1905 году за работы по катодным лучам, то есть в том году, когда имя Эйнштейна еще никому не было известно. Таким образом, протест Ленарда не был протестом неизвестного физика-«завистника», а это было квалифицированное мнение пятого по счету лауреата Нобелевской премии!
В национальном еврейском духе выдержана и следующая фраза из[4], «Сочетание антисемитского яда, исходившего от Ленарда, и замешательства со стороны части членов Нобелевского комитета объясняет, почему Эйнштейна продолжали отклонять на протяжении одиннадцати лет — с 1910 по 1921 год» (выделено мной.
— В.Б.).
Но это никак не объясняет того факта, что, несмотря на сионистское давление, премия за теорию относительности Эйнштейну так и не была присуждена! Однако поступок Ф. Ленарда не был забыт, и в 1933 году «среди некоторых физиков циркулировал план избавления от антирелятивистской опеки Ф.Ленарда: они надеялись скомпрометировать чистоту его собственного происхождения, порывшись в архивах Братиславы, где жили предки маститого адепта арийской физики»[3].
Эту фразу следует понимать так: научный спор сторонники Эйнштейна пытались разрешить с помощью доноса в гестапо! Сам же Ф. Ленард в это время писал: «Наиболее важный пример опасного влияния еврейских кругов на изучение природы представляет Эйнштейн со своими теориями и математической болтовней, составленной из старых сведений и произвольных добавок» (там же).
Что отсюда следует?
1. Ф. Ленард приписывал приоритет в этом открытии погибшему на войне талантливому теоретику Ф. Газенёрлю.
2. Кому-то в Шведской академии наук, видимо, был дан строгий наказ — под любым предлогом присудить Нобелевскую премию Эйнштейну.
3. Какова причина столь благородного поступка — передачи всей денежной суммы премии бывшей жене, для которой в свое время «…научные интересы Эйнштейна… становились все более далекими». Только ли желанием побыстрее получить развод?
4. Или это была плата за молчание о том, как «создавалась» теория относительности?
В формулировке о присуждении премии, в частности, сказано: «за открытие закона фотоэлектрического эффекта». Рено де ля Тай писал: «Теория относительности, открытая в 1904 году, была признана научным сообществом начиная с 1915 года. Никакая Нобелевская премия никогда за эту теорию присуждена не была.
Причина понятна: тот, кто первым сформулировал принцип относительности, умер в 1912 году. Это был Анри Пуанкаре». Видимо, понимая слабость научного авторитета Эйнштейна, Борн сказал: «Я думаю, что он был бы одним из величайших физиков-теоретиков всех времен, даже если бы он не написал ни одной строчки о теории относительности».
Спрашивается, за что?
Сам же фотоэлектрический «эффект был открыт в 1886 г.
Генрихом Герцем и не укладывался в рамки волновой теории света» (выделено мной. — б.Б.). Гипотеза Эйнштейна позволила объяснить фотоэлектрический эффект. Так называемый внешний фотоэффект, открытый Г. Герцем в 1887 году, был экспериментально проверен А.Г. Столетовым в 1888 году, который установил первый закон фотоэффекта, кстати, почему-то не названный законом Столетова. Первый закон фотоэффекта Столетова формулируется так: максимальный фотоэлектрический ток (ток насыщения) прямо пропорционален падающему лучистому потоку.
Русский физик А.Г. Столетов и внешний фотоэффект
В 1872 году при Московском университете открывается физическая лаборатория, устройству которой много сил и средств отдал профессор университета Александр Григорьевич Столетов.
Это была первая в России учебно-исследовательская физическая лаборатория. Теперь русским ученым не надо было ездить за границу, чтобы проводить необходимые опыты! В 1888 году Александр Григорьевич Столетов начинает исследование фотоэффекта, открытого за год до этого Герцем.
Эти исследования принесли Столетову мировую известность и продолжались два года, с февраля 1888 по июль 1890 года. Здесь можно только удивляться, как много было сделано за этот период человеком, занятым в основном преподавательской деятельностью.
Повторив опыты Герца, Видемана, Эберта и Гальвакса, в дальнейшем Столетов разработал новую методику, позволившую построить количественную теорию фотоэффекта. С помощью разработанной им установки Столетов изучал различные стороны фотоэффекта. На основании результатов своих экспериментов он делает следующие выводы: необходимым условием фотоэффекта является поглощение света материалом катода.
Меняя напряжение на электродах, Столетов получает вольтамперную характеристику фотоэлемента: фототок возрастает с увеличением напряжения между электродами, а малые токи пропорциональны напряжению; начиная с некоторого значения напряжения фототок практически не меняется при увеличении напряжения, то есть фототок стремится к насыщению.
Будучи уверенным в том, что величина фототока связана с освещением, Столетов проводит серию опытов с целью установить эту зависимость. Меняя силу света источника, он определил, что величина фототока насыщения пропорциональна световому потоку, падающему на катод.
В своих опытах ученый вплотную подошел к установлению законов электрических разрядов в газах. Теорию таких явлений построил английский физик Таунсенд, использовав полученные Столетовым результаты. Интересная деталь биографии А.Г. Столетова — президент Академии наук великий князь Константин не допускает кандидатуру Столетова до баллотировки в члены академии, объясняя свое решение «невозможным характером» претендента. Отметим, что, если бы подобное случилось, допустим, с Эйнштейном, это было бы квалифицировано как проявление антисемитизма!
Механизм внешнего фотоэффекта был разъяснен в основных чертах Эйнштейном на основе квантовых представлений о природе света — появление тока при освещении вещества коротковолновым излучением; он предложил рассматривать фотоэффект как результат соударения единичного кванта электромагнитного излучения — фотона (название, появившееся в 20-х годах) с электроном (фотон при этом отдает всю свою энергию и прекращает существование).
Масса покоя фотона равна нулю. Квант электромагнитного излучения содержит энергию, равную произведению частоты на постоянную Планка. Это понятие М. Планк использовал для объяснения феномена свечения раскаленных тел.
Вот как представлены достижения Эйнштейна в области фотоэффекта в сборнике «100 великих ученых»[15]: «Во второй работе предлагалось объяснение фотоэффекта. Эйнштейн предположил, что некоторые металлы могут испускать электроны под действием электромагнитного излучения. В данном направлении стали работать сразу два ученых: француз Филипп Делинар и немец Макс Планк» (курсив мой. — В.Б.).
Заметим, что упомянутая статья была написана Эйнштейном в 1905 году, и вспомним, что сделал в науке Макс Планк.
Макс Планк
Макс Планк (1858-1947), лауреат Нобелевской премии (1918 год), в 1900 году установил формулы распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела (закон Планка). «Особо важное значение для дальнейшего развития физики имело введенное М.
Планком представление о прорывном, квантовом обмене энергией между излучающими системами и полем излучения»[ 15], то есть создание квантовой теории излучения.
Планк установил, что свет с определенной частотой колебаний должен испускаться и поглощаться порциями, причем энергия каждой такой порции равна частоте колебания, умноженной на постоянную величину (константу), получившую название постоянной Планка. «14 декабря 1900 года Планк доложил Берлинскому физическому обществу о своей гипотезе и новой формуле излучения. Введенная Планком гипотеза ознаменовала рождение квантовой теории, совершившей подлинную революцию в физике. Классическая физика в противоположность современной физике ныне означает «физика до Планка»».
И далее — «Планк отнюдь не был революционером, и ни он сам, ни другие физики не сознавали глубокого значения понятия квант. Для Планка квант был всего лишь средством, позволившим вывести формулу, дающую удовлетворительное согласие с кривой излучения абсолютно черного тела… он с удовольствием отметил первые успехи квантовой теории, последовавшие почти незамедлительно».
В формулировке о присуждении Максу Планку Нобелевской премии по физике было указано: «8 знак признания его заслуг в деле развития физики благодаря открытию квантов энергии» (выделено мной. — В.Б).
Как было сказано на церемонии вручения премии, «теория излучения Планка — самая яркая из путеводных звезд современного физического исследования, и пройдет, насколько можно судить, еще немало времени, прежде чем иссякнут сокровища, которые были добыты его гением»[15].
Но, как отмечал в свое время советский академик Г.С. Ландсберг[27], в явлениях фотоэффекта есть черты, говорящие в пользу классических волновых представлений о свете. Эти явления особенно отчетливо выступают при исследовании зависимости силы фототока от длины волны.
Эйнштейном был установлен «второй закон фотоэффекта» — «закон Эйнштейна» (максимальная энергия фотоэлектронов линейно зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности).
А теперь попробуйте спросить: «За что Эйнштейн получил Нобелевскую премию?» у сотни выпускников высших учебных заведений.
Ответ будет почти единогласным: «За создание теории относительности!»
А вот мнение Эльзы о своем муже и о науке вообще:
«Посетив обсерваторию Маунт-Вильсон, Эйнштейн и Эльза заинтересовались гигантским телескопом. «Для чего нужен такой великан?» — спросила Эльза. «Цель состоит в установлении структуры Вселенной», — ответил директор обсерватории. «Действительно? Мой муж обычно делает это на обороте старого конверта». Вопрос этот был задан, хотя в кабинете Эйнштейна стоял телескоп, принадлежавший «бакалейщику, ранее жившему здесь. Приятная вещь. Я его берегу как игрушку» (Эйнштейн). Следовательно, Эльза Эйнштейн просто ваньку валяла, но делала это совершенно целенаправленно, мол, мой муж может все! Снимая пенки и сливки с теории относительности в течение почти сорока лет (сейчас бы сказали: с тупой настойчивостью кретина), Эйнштейн пытался создать единую теорию поля, то есть теорию, объясняющую все физические явления, «но уровень развития физики в то время не позволил продвинуться так далеко».
В действительности вместо расширения круга изучаемых форм движения Эйнштейн пошел по тупиковому пути — пытался все многообразие форм движения свести к одной, что в некотором смысле напоминает поиски философского камня, который призван все многообразие веществ сводить к золоту.
Или у него просто не было способностей для организации и ведения научной работы, когда для этого появились материальные возможности? Б. Кузнецов отмечал, что принстонский период жизни Эйнштейна характеризовался резким сужением непосредственных связей с людьми, близкими ему по профессиональным интересам, и столь же резким расширением связей с теми, кто был далек от физики и научных исследований.
В конце сороковых — начале пятидесятых годов потеря близких людей заставляла его все чаще вспоминать об умерших еще в тридцатые годы друзьях, особенно часто возвращался он к памяти об Эренфесте. Эйнштейн говорил о нем: «8 последние годы это состояние обострилось из-за бурного развития теоретической физики.
Всегда трудно преподавать вещи, которые сам не одобряешь всем сердцем; это вдвойне трудно фанатически чистой душе, для которой ясность — все. К этому добавилось всевозрастающая трудность приспосабливаться к новым идеям, трудность, которая всегда подстерегает человека, перешагнувшего за пятьдесят лет…»
«У Эйнштейна разрыв между запросами науки — построением единой теории поля — и возможностями однозначного и ясного ответа не был таким трагическим. ..»[3].
Антонина Валлентен отмечала: «Драма, наметившаяся в счастливые годы постоянной связи с современной мыслью, теперь становилась все более напряженной. Это не был разрыв поколений, из которых одно представляет дерзновенную мысль, а другое защищает старое и напоминает неподвижный камень у покинутой дороги. Драма Эйнштейна была драмой человека, который вопреки возрасту следует своим путем, становящимся все более пустынным, в то время как почти все друзья и молодежь объявляют этот путь бесплодным и ведущим в тупик».
Здесь можно не согласиться с Валлентен: скорее в поведении Эйнштейна верх над разумным состоянием брало старческое упрямство, нежелание и неумение (характерное для него всю жизнь) признать свою неправоту, в то время когда общественность считала его великим всезнайкой.
Как отмечают Картер и Хайфилд, научные труды Эйнштейна «все больше теряли точки соприкосновения с современными ему исследованиями. Его воззрения, в особенности его упорное неприятие квантовой теории, превратили его из творца, опередившего свое время, в одиночку-маргинала. Эйнштейн говорил Леопольду Инфельду, что коллеги воспринимают его скорее как реликт, чем как работающего физика…»
Загадки теории относительности
Загадки теории относительности
Несмотря на свое инженерное образование и высокие научные звания, должен признаться, что теорию относительности в интерпретации Альберта Эйнштейна до сих пор воспринимаю с заметным напряжением ума. Гораздо веселее дело обстоит с
ПОЧЕМУ Я СТАЛ НА ПУТЬ БОРЬБЫ С БОЛЬШЕВИЗМОМ?
ПОЧЕМУ Я СТАЛ НА ПУТЬ БОРЬБЫ С БОЛЬШЕВИЗМОМ?
(Открытое письмо генерал-лейтенанта А.
А. Власова)Я— сын крестьянина, родился в Нижегородской губернии, учился на гроши, добился высшего образования. Я принял народную революцию, вступил в ряды Красной Армии для борьбы за
ПОЧЕМУ Я НЕ СТАЛ ПРЕМЬЕР-МИНИСТРОМ
ПОЧЕМУ Я НЕ СТАЛ ПРЕМЬЕР-МИНИСТРОМ
Документальная повесть1. ИЛЬИНСКИЙ БАЗАР– Мы люди советские! Мы люди рабочие! Мы любим работать!Наша хозяйка, Филаретовна, лежит на деревянном топчане, покрытом полосатой молдавской ковровой дорожкой. В комнате полутемно, не прибрано,
Глава 11 РОЖДЕНИЕ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Глава 11
РОЖДЕНИЕ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Принцип относительности и эфир
Среди основных принципов, которые должны сохраниться в будущей физике, Пуанкаре назвал в Сент-Луисе принцип относительности, утверждающий, что «законы физических явлений должны быть одинаковыми
Путь Эйнштейна к теории относительности
Путь Эйнштейна к теории относительности
Однажды Эйнштейн сказал: “Новая идея приходит неожиданно и чаще интуитивным образом”.
Но поспешил добавить: “Интуиция есть не что иное, как проявление накопленного интеллектуального опыта”8.Теория относительности так и
Состязание за первенство в общей теории относительности, 1915 год
Состязание за первенство в общей теории относительности, 1915 год
Лавина политических и личных потрясений осени 1915 года особенно ярко высветила способность Эйнштейна концентрироваться, несмотря на все отвлекающие моменты, и разграничивать свою научную работу и все
Рябь от теории относительности
Рябь от теории относительности
Почти три столетия механическая вселенная Исаака Ньютона, фундаментом которой были законы и безусловная достоверность, формировала психологические основы философии эпохи Просвещения и общественного строя, исходя из веры в
Глава 23 Почему я не стал «митьком»
Глава 23 Почему я не стал «митьком»
Потому что им никогда не был.
Много лет назад, когда «митьки» настигли «Аквариум» как-то после концерта, за кулисами студии «Лицедеев», трудно было представить, что я, тогда чисто выбритый, без усов и бороды, стану музыкальным символом
Или как Высоцкий не стал автором фильма
Или как Высоцкий не стал автором фильма
В 1967 году в Ленинграде случился самый невероятный, с моей точки зрения, случай, связанный с творческой биографией Владимира Высоцкого. Знаменитый советский драматург Александр Володин отказался написать сценарий по идее
Почему он не стал пионером-героем
Почему он не стал пионером-героем
М. Горбачев:
«Войну я помню всю, хотя кому-то это покажется преувеличением. Многое, что пришлось пережить потом, после войны, забылось, но вот картины и события военных лет врезались в память навсегда.
В доме получали единственную газету
Почему я стал на путь борьбы с большевизмом
Почему я стал на путь борьбы с большевизмом
Призывая всех русских людей подниматься на борьбу против Сталина и его клики, за построение Новой России без большевиков и капиталистов, я считаю своим долгом объяснить свои действия.
Меня ничем не обидела советская власть.Я —
Почему я не стал драматургом?
Почему я не стал драматургом?
Вот вопрос, перед которым я сам останавливаюсь с недоумением. В самом деле — я люблю театр. Мне всегда хотелось писать пьесы. В юности — это было в Пскове — почти каждый вечер я бывал в театре и однажды, гимназистом шестого класса, провел
Почему ты стал священником?
Почему ты стал священником?
Священническому набору начала 90-х годов недавнего прошлого века, наверное, чаще всего приходится отвечать на вопрос: Почему ты стал священником?И не мудрено.Ведь большинство из нас, пришедших на приходы в годы массового их открытия, имели за
«Если бы не родился Эйнштейн, то не было бы теории относительности? » — Яндекс Кью
Популярное
Сообщества
Александр
395Z»>7 августа ·
367
ОтветитьУточнить
сергей водеников
25
учитель, кандидат технических наук , занимался моделированием технологических процессов… · 14 авг
В основе специальной теории относительности лежат 2 постулата :1. все законы физики протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета- это почти прозрачный факт — додуматься могло большое количество физиков. 2. скорость света во всех инерциальных системах отсчета одинакова( и равна примерно 300000 км/с)- этот факт потребовал экспериментальное подтверждения (опыт Майкельсона -Морли). Сам вывод формулы — одна строка. Но гении появляются тоже не часто. Думаю, что появление специальной теории относительности подзадержалось бы.
92
15 августа
А что делать если я в будущем, хочу основать научную компанию, просто мне безумно нравится физика.
С чего начинать?
Комментировать ответ…Комментировать…
Нина Красникова
3
Бабушка очень пытливый внуков.
· 22 авг
История не терпит сослагательного наклонения. Вопросы не корректны. Отвечать не интересно. Что бы было, если бы ни чего не было?! Ни чего не было.
Комментировать ответ…Комментировать…
Станислав Токаев
34
Станислав Токаев до пенсии речник, сейчас пенсионер. · 15 авг
Лично я впервые услышал, что такая существует в 1957 году. Потом появилась теория Большого Взрыва, Но почему Теория? Сейчас учёные находят большие бреши в этой теории и не получают вразумительного ответа. Раз в теории нет веских доказательств, то она может быть только гипотезой.
А гипотезу надо доказывать и то, что я хотел прояснить, на мой взгляд, я больше запутал. И… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Frankie Morello
31
Эзотерик, эксперт в области спортивного питания и бодибилдинга, также люблю спорт, в.
.. · 14 авг
Родился бы, потому что так было решено свыше, а не как многие думают:»сам решил или какой то там якобы случай», которого естественно нет.
P.S.: читайте книги Секлитовой Л.А., Стрельниковой Л.Л. и многое станет ясным.
Комментировать ответ…Комментировать…
Иван Иванов
107
Пенсионер. В\о. Кем только не работал . Основной профессией считаю инженер-конструктор… · 12 авг
Думаю, появилась бы на несколько лет позже. Яблони были уже выращены, с одной из которых одно яблоко упало ему на голову. Могла и другая голова подвернуться.
Эйнштейн ведь( впрочем, как и все остальные) не из носа выковыривал данные для своих вычислений, он изучал результаты экспериментов, сделанных многими людьми и задолго до него. Не будь Эйнштейна, нашёлся бы… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Сергей Петренко
12
Исследователь жизни и сути её смысла.
· 11 авг
Вопрос поставлен очень слабо, на мой взгляд. Родился Энштейн, или не родился бы, была бы теория относительности Энштейна, или её бы не было, ничего, особенно бы, не поменялось. Его теории легко опровергаются сейчас другими учёными, опровергаются довольно убедительно, если вникать в тему глубоко и разумно. Пока, многое в физике остаётся в области теорий, которые с… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Андрей Захаров
13
плотник на дуде игрец · 8 авг
ПРИЧИНОЙ для появления «теории» относительности послужила проблема ФИЗИКИ, а вовсе не какой то там клерк патентного бюро.
*
Проблема в ФИЗИКЕ появилась задолго до рождения Эйнштейна.
Всё было нормально.
Физика развивалась.
Академики писали труды и получали звания.
Как вдруг…
Вдруг выяснилось что ВСЕ ИЗВЕСТНЫЕ ТЕЛА… движущиеся.
Вроде мелочь.
Но… эта «мелочь»… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
T P
118
Какая разница? Доверяйте своему пониманию, а не высоте авторитета.
· 18 авг
Еще большим откровением был бы постулат «Если бы не родился Эйнштейн, Эйнштейна не было бы». Открытия не происходят на пустом месте. Почва была готова, был Эйнштейн — открыл Эйнштейн. Не было бы Эйнштейна, был бы кто-то другой.
Комментировать ответ…Комментировать…
Georgy Rubin
383
профессия рабочий с высим образованием · 16 авг
Даже без Эйнштейна уже были уравнения Лоренца. Которые потом вошли в специальную теорию относительности. Пусть не в 1905, а несколько позже кто нибудь другой создал бы специальную , а потом и общую теорию относительности.
Комментировать ответ…Комментировать…
Андрей Миронов
57
Игра.Нечего рассказывать…Да и ваше любопытство до добра не доведёт. · 15 авг
Незаменимых людей нет..Если не он,так родился бы другой,по подобию самого Эйнштейна.
.Время не остановится,если чуть позже или чуть раньше теория относительности вышла бы в свет..
Комментировать ответ…Комментировать…
Буфеев В.А. Кто и как создал теорию относительности: история создания и развития понимания теории относительности (М., 2015)
Буфеев В.А. Кто и как создал теорию относительности: история создания и развития понимания теории относительности (М., 2015) — ОГЛАВЛЕНИЕ
|
Физика (история физики)) (Науку — всем! Шедевры научно-популярной литературы. Физика; N 96).
........... 62
5 Закон сложения скоростей .................................... 68
6 Релятивистский эффект сокращения длин отрезков и
замедления временных интервалов и его физический смысл ...... 73
Эффект лоренцева сокращения продольных размеров движущихся
отрезков .................................................... 74
Релятивистский эффект замедления временных интервалов ....... 74
О практическом выборе собственных масштабов длины и
времени и собственной одновременности в инерциальных
системах отсчета отсчета .................................... 82
7 Закон изменения массы со скоростью. Энергия и импульс в
теории относительности ...................................... 85
8 Закон взаимосвязи массы и энергии ........................... 90
9 Дефект массы ................................................ 94
10 Закон сохранения энергии и массы в теории относительности ... 96
11 Релятивистский закон движения .
.............................. 99
12 Экспериментальные подтверждения теории относительности ..... 103
13 Вклад в теорию относительности Дж-Лармора .................. 111
14 Вклад в теорию относительности Г.А. Лоренца ................ 113
15 Вклад в теорию относительности П. Ланжевена ................ 131
16 Философские проблемы теории относительности ................ 137
17 Заключение ................................................. 163
18 Приложение. Новое в историографии релятивистской теории
тяготения (общей теории относительности) ................... 180
Список литературы ............................................. 200
Пуанкаре, получивший в наше время дальнейшее развитие (А.А.Логунов, А.А.Тяпкин и др.). Приведены малоизвестные исторические факты по теории относительности и релятивистской теории гравитации (общей теории относительности). В частности, представлены важные подтверждения в пользу того мнения, что А.Эйнштейн до опубликования в 1905 г. статьи «К электродинамике движущегося тела» в журнале «Aimalen der Physik» был знаком с работами по теории относительности Г.А.Лоренца, А.Пуанкаре и других классиков релятивизма. В работе также описана драматичная история открытия и обнародования Д.Гильбертом (20 ноября 1915 г.) и А.Эйнштейном (25 ноября 1915 г.) релятивистских уравнений гравитации — уравнений Гильберта-Эйнштейна. Отмечено, что А.Эйнштейн был заранее по своей просьбе ознакомлен Д.Гильбертом с полученными им уравнениями, но не упомянул имени Гильберта в своем публичном академическом докладе (25 ноября 1915 г.) и в последовавшей затем его публикации.
|
[О библиотеке | Академгородок | Новости | Выставки | Ресурсы | Библиография | Партнеры | ИнфоЛоция | Поиск | English] | |||||
| |||||
Документ изменен: Wed Feb 27 14:27:38 2019 Размер: 10,082 bytes.
Посещение N 1926 c 16.06.2015
Очень краткая история теории относительности – Physics World
Взято из августовского номера журнала Physics World за 2015 г.
Кривые геометрии
25 ноября 1915 года, когда по всей Европе бушевала разрушительная война, Альберт Эйнштейн представил статью Die Feldgleichungen der Gravitation («Полевые уравнения гравитации») Прусской академии наук. Эта статья, последняя в серии из четырех, ознаменовала собой первую последовательную формулировку его общей теории относительности, задача, которая ставила перед Эйнштейном задачу почти десятилетие. Золотой гусь теоретической физики, заманенный в Берлин в 1914 году, принес бесценное яйцо.
Среди физиков общая теория считается величайшей работой Эйнштейна — шедевром, превосходящим даже его новаторские работы 1905 по атомной гипотезе, квантов света и специальной теории относительности. Действительно, общая теория долгое время считалась одним из величайших триумфов науки 20-го века, проявлением силы , которое остается непревзойденным с точки зрения своей оригинальности, глубины и предсказательной силы.
Заменив ньютоновский закон всемирного тяготения «действие на расстоянии» революционно новым взглядом на гравитацию как на искривление пространства-времени, Эйнштейн заложил основы нашего современного взгляда на мир в самых больших масштабах, исходя из нашего понимания черные дыры к модели Большого взрыва эволюции Вселенной.
В своей теории относительности 1905 года (позже названной «специальной теорией») Эйнштейн настаивал на том, что законы физики должны казаться идентичными для наблюдателей в равномерном относительном движении, что привело к предсказанию, что пространство и время не являются ни независимыми, ни абсолютными. Вместо этого наблюдатели, движущиеся с высокой скоростью относительно друг друга, будут по-разному воспринимать данный интервал в пространстве и времени. Задолго до того, как это поразительное предсказание удалось проверить экспериментально, Эйнштейн приступил к поиску более универсальной теории относительности, то есть теории, которая могла бы описывать тела в неравномерном (ускоренном) движении.
Обеспокоенный тем, что новая теория будет включать гравитационные эффекты, он к своему удовольствию осознал в 1907, что эти две амбиции были одним и тем же. Это великое открытие — принцип эквивалентности — направило Эйнштейна на долгий и трудный путь к общей теории относительности.
В книге Шедевр Эйнштейна: 1915 год и Общая теория относительности Джон Гриббин представляет своевременный, краткий и очень доступный отчет о величайшей теории Эйнштейна и ее наследии сегодня. Приглашенный научный сотрудник в области астрономии в Университете Сассекса, Гриббин наиболее известен как плодотворный научный писатель. Более ранние заголовки включают популярные истории современной науки ( Наука: История ), квантовая теория ( В поисках кота Шредингера ) и космология ( В поисках Большого взрыва ), а также несколько научных биографий.
Здесь он обращает внимание на историю общей теории относительности, которую он рассказывает в контексте жизни и работы Эйнштейна до и после 1915 года.
Во многих отношениях это логичный подход. Помимо создания повествования, которое в высшей степени удобочитаемо, наука представлена в историческом контексте таким образом, чтобы ее было легко усвоить.
Например, описав молодость Эйнштейна и студенческие годы, Гриббин обсуждает его ранние исследования в области статистической механики. Эта работа часто упускается из виду в популярных отчетах, но она заложила основу для новаторских работ Эйнштейна 1905 года. Точно так же автор объясняет, как Эйнштейн не мог продвинуться дальше своего принципа эквивалентности до появления геометризации специальной теории относительности Германа Минковского — или до того, как он приобрел достаточное мастерство в дифференциальной геометрии, чтобы применить подход Минковского к криволинейным геометриям.
Долгий путь Эйнштейна к общей теории относительности в последние годы был предметом многочисленных исследований ученых Эйнштейна, таких как Джон Стачел, Дон Ховард и Юрген Ренн. Уравнение Бога , Любопытная история теории относительности Жана Эйзенштадта и Совершенная теория Педро Феррейры .
Гриббин занимает свое место в этой литературе; хотя его повествование менее подробно, чем в любой из вышеперечисленных книг, оно ловко передает основные моменты на пути Эйнштейна к общей теории в характерно ясной и сжатой прозе.
Однако следует признать, что, помещая историю общей теории относительности в более широкий контекст жизни и творчества Эйнштейна, автор рискует рассказать историю, которая уже много раз рассказывалась прежде, не в последнюю очередь во множестве биографий Эйнштейна. Действительно, есть значительное совпадение с собственной книгой автора 1993 года «Эйнштейн: жизнь в науке» , написанной в соавторстве с Майклом Уайтом.
В принципе это не проблема, благодаря свежести письма и сверхъестественной способности автора передать глубокие научные идеи в нескольких четких предложениях. Однако, несомненно, бывают моменты, когда книга больше похожа на биографию Эйнштейна, чем на биографию его величайшей теории.
Например, глава, посвященная наследию общей теории относительности (от классических наблюдательных тестов до основополагающей роли теории в современной астрофизике и космологии), необычайно коротка, за ней следует глава, описывающая жизнь и науку Эйнштейна в его более поздние годы.
Этому рецензенту показалось, что раздел «наследие» был бы лучше последней главы и мог бы быть более содержательным.
В частности, обсуждение Гриббином эволюции релятивистской космологии чрезвычайно кратко, учитывая центральное значение общей теории относительности в современной космологии. В то время как «статические» космические модели Эйнштейна и Виллема де Ситтера упоминаются вскользь, не обсуждается сопротивление Эйнштейна изменяющимся во времени космологиям Александра Фридмана и Жоржа Леметра, когда они были впервые предложены (и не проводится никакого различия между их очень разные подходы). Автор также не различает 19 лет Леметра.27 модели космического расширения и его более поздней гипотезы происхождения Вселенной, и нет обсуждения обращения Эйнштейна к изменяющимся во времени моделям космоса после наблюдений Эдвина Хаббла за галактиками. Эти упущения вызывают сожаление, так как недавние исследования показали, что космология Эйнштейна дает много информации о его мыслях как об относительности, так и о релятивистской космологии.
Также вызывает недоумение тот факт, что великий поиск Эйнштейном единой теории поля упоминается очень кратко, учитывая центральную роль общей теории относительности в этом долгом поиске. Как отмечают многие историки науки, именно большой успех геометрического подхода Эйнштейна к общей теории относительности заложил основу его непоколебимой убежденности в том, что путь к унификации лежит в дальнейших обобщениях уравнений поля (убеждение, которое разделял Эрвин Шредингер). . Наконец, я нашел возражение автора против сокращенного термина «общая теория относительности» несколько неисторичным и был разочарован тем, что знаменитые уравнения поля G μ ν = — κ T μ ν никогда не показывались.
Однако это незначительная критика, которая не должна отпугивать читателя от этой превосходной и информативной книги. Шедевр Эйнштейна — прекрасно написанный и очень доступный отчет о происхождении великой теории, чрезвычайно приятное чтение, которое настоятельно рекомендуется как физикам, так и широкой публике.
- Наслаждайтесь оставшейся частью выпуска Physics World 9 за август 2015 г.0005 в нашем цифровом журнале или в приложении Physics World для любого смартфона или планшета iOS или Android. Требуется членство в Институте физики
Общая теория относительности: 100 лет самой красивой из когда-либо созданных теорий
Наука —
Кто создал общую теорию относительности Эйнштейна? И действительно ли большинство
знают, что там написано?
Ли Филлипс
—
Альберт Эйнштейн в 1919 году, после полетов затмений, которые подтвердили общую теорию относительности.
Общественное достояние
Это одна из самых известных теорий, когда-либо созданных, но общая теория относительности не возникла из-за одной удивительной статьи, как специальная теория относительности в 1905 году.
Вместо этого рождение общей теории относительности было более хаотичным , включая несколько лекций, рукописей и более чем одного родителя.
Сто лет назад этой осенью этот мучительный труд занимал почти целый месяц 19 ноября15. Закончив, Эйнштейн, наконец, выдвинул идеально сформированную, если не уже зрелую, теорию, дрожащую от потенциала. Сегодня общая теория сохраняет свой статус нашей современной теории гравитации, и ее основные уравнения остаются неизменными.
Однако мы узнали намного больше о предыстории и последствиях общей теории относительности в прошлом веке. Фактически, со временем эта модель гравитации, пространства и времени стала рассматриваться многими, кто знает ее, как, возможно, «самую красивую из всех существующих физических теорий». Но чтобы в полной мере оценить всю сложность общей теории относительности — в сущности и творении — нужно начать с самого начала.
Все
знают относительность
Конечно, многие люди знакомы со знаменитой общей теорией относительности в том смысле, в каком они знакомы с любой знаменитостью.
Но то, что делает теорию таковой, не всегда так хорошо известно. Возможно, лучший подход к общей теории относительности — через Исаака Ньютона и его теорию гравитации. Гравитация Ньютона (в сочетании с его законами движения) точно предсказывала движение небесных тел на протяжении более 200 лет. Это было первое великое объединение в физике, связавшее наш земной опыт с падающими яблоками напрямую с силой, связывающей воедино Солнечную систему. Работа Ньютона — это начало современной науки, и лучший способ начать понимать теорию относительности — это попытаться понять, что Эйнштейн нашел неприемлемым в ньютоновской модели Вселенной.
Ньютон объяснил, что гравитация — это сила между любыми двумя объектами, пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними: простая алгебраическая формула. Эта сила была мгновенным действием на расстоянии без какой-либо среды или механизма.
Эйнштейн признал несколько концептуальных проблем классической теории гравитации.
Его специальная теория относительности подразумевала, что предел космической скорости, скорость света, применяется ко всем воздействиям, сигналам и информации, а не только к физическим частицам. Это присуще симметрии пространства-времени и требованию, которое вызывает предшествующие эффекты. Но ньютоновская модель гравитации подразумевала, что ее силы включаются и выключаются мгновенно, когда появляются и исчезают массы; в классической теории нет ничего, что допускало бы конечную скорость распространения гравитации, как уравнения Максвелла описывали конечную и определенную скорость света в вакууме.
Рекламное объявление
Было также таинственное отождествление гравитационной массы с инертной массой, фигурирующей в законе движения Ньютона. Это многовековое кажущееся совпадение требовало объяснения.
Эйнштейн начал свое критическое исследование гравитации так же, как и со своей специальной теорией, — с мысленного эксперимента. Он представил себя в ящике без окон, наслаждающемся обычным опытом гравитации, но в остальном полностью изолированным от любой информации извне.
После некоторого размышления становится ясно, что он никак не мог определить, находились ли он и его ящик в гравитационном поле, скажем, на поверхности Земли или в глубоком космосе, вдали от любого источника гравитации, но будучи равномерно ускоряется, скажем, ракетой, прикрепленной к днищу ящика. Не существует ни практического, ни принципиального эксперимента, который позволил бы различить две ситуации (пренебрегая небольшой неравномерностью земного притяжения, которую можно было бы измерить на конечном расстоянии, и рассматривая точку зрения одной точки в пространстве). .
Применяя максиму Уильяма Джеймса о том, что «различие, которое не имеет значения, вообще не является различием», Эйнштейн возвел это наблюдение в то, что он назвал своим принципом эквивалентности . Его настойчивое утверждение о том, что теория гравитации и движений, которые она вызывает, уважает этот принцип в своей основе, стало краеугольным камнем общей теории. Методическая обработка его следствий в математической форме превратилась временами изнуряющей навязчивой идеей в течение многих лет, кульминацией которой стали уравнения поля 1915, которые выдержали все вызовы последующего столетия.
Может возникнуть вопрос, почему именно теория гравитации называется «общей теорией относительности». Что ж, Эйнштейн начал использовать этот титул еще до того, как теория была завершена. Он представлял это как обобщение своей специальной теории относительности. Специальная теория относится к движению, времени и пространству между системами отсчета, движущимися с постоянными скоростями. Он показал, как связать все движения с постоянной скоростью друг с другом, соблюдая универсальную постоянную скорость света, и сделал это, используя определенную формулу для преобразования одного кадра в другой. Эйнштейн предположил, что он может сделать то же самое с произвольными системами отсчета, которые могут ускоряться или вращаться, применяя его принцип эквивалентности. В конце концов он понял, что это не совсем возможно — не существует общей теории относительности движения между ускоряющимися системами отсчета в том смысле, который нашел Эйнштейн в своей специальной теории относительности.
Тем не менее, название прижилось.
Что это говорит (относительно без математических расчетов)
Чтобы по-настоящему разобраться в общей теории относительности, как и во всех разделах теоретической физики, нужна математика. Хардкор математика. Суть дела в отражении структуры реальности в математических структурах. И в этом свете говорить о физической теории без ее уравнений — это все равно, что говорить о музыке — в некотором смысле это полезно, но каждый может признать, что чего-то не хватает.
Для упрощения теория гравитации Эйнштейна часто вводится словами, что она описывает «кривизну» пространства-времени. Это вызывает воспоминания и, конечно, не является неправильным, но описание иногда вводит в заблуждение. Уравнения гравитации связывают массу и энергию с «метрическим тензором», который является математическим объектом, описывающим эту кривизну. Метрический тензор говорит нам, как измерять расстояние в разных точках пространства в разных направлениях; это похоже на набор линеек, которые растягиваются и сжимаются, когда мы двигаемся.
Рекламное объявление
В нормальном «плоском» пространстве-времени евклидовой геометрии эти линейки везде одинаковы: всегда верна теорема Пифагора, и отношение длины окружности к диаметру всегда равно π. Уравнения общей теории относительности связывают этот метрический тензор с распределением материи и энергии в пространстве. Массивный объект фактически меняет линейки в своем окружении (включая линейку, измеряющую время, которая смешивается с пространственными измерениями, образуя единое «пространство-время»). Рисунок здесь помогает воображению, показывая, как такое искривленное четырехмерное пространство-время вблизи планеты может быть представлено двухмерной проекцией трехмерной поверхности.
Увеличить / Искривление пространства-времени вблизи планеты.
Wikimedia Commons
Планеты и другие массы (а также безмассовые фотоны) вместо того, чтобы мгновенно реагировать на гравитационные «силы», как в теории Ньютона, следуют геодезическим или кратчайшим путям в этом искривленном пространстве-времени.
Именно благодаря этому механизму разрешается тайна тождества инертной и гравитационной масс.
В этом суть красоты теории. Пространство-время больше не является чистым холстом, на котором таинственной рукой нарисованы векторы сил гравитации. Теперь масса и энергия во Вселенной сами создают податливое полотно пространства-времени, и находиться в изменяющемся движении в этом пространстве-времени — естественное состояние (точно так же, как пребывать в покое или равномерном движении было в ньютоновской Вселенной). Больше нет силы гравитации, есть только пространство-время и масса-энергия.
Поскольку вещи движутся из-за метрического тензора; это изменяет распределение массы во Вселенной. Это, в свою очередь, изменяет метрический тензор, который определяет, как все движется. Эта неразделимость между движением и определяющей его природой пространства-времени является причиной нелинейности, из-за которой так сложно найти точные (и, если уж на то пошло, численные) решения уравнений.
Любой студент-физик может использовать ньютоновскую физику для расчета орбиты Земли вокруг Солнца, но аналогичные проблемы в общей теории относительности являются исследовательскими проектами. (Одним из классов решений являются «сингулярности» или решения с бесконечной плотностью, называемые черными дырами.)
Эта ситуация напоминает вычислительно сложную область классической физики. Гидродинамика неразрешима из-за нелинейности аналогичного происхождения: когда порции жидкости движутся в ответ на поле давления, создаваемое жидкой средой, это движение изменяет поле давления, которое, в свою очередь, изменяет движение и т. д. Так же, как и в общей теории относительности трудно найти точные решения уравнений Навье-Стокса для гидродинамики, а их вычисление с помощью компьютера нетривиально. Как вы можете себе представить, уравнения релятивистская гидродинамика довольно безумны.
Пытаясь придать конкретную форму принципу эквивалентности, Эйнштейн сразу же пришел в замешательство от сложного математического языка, которого, казалось, требовали эти новые физические идеи.
Как и большинство физиков тогда и сейчас, он был хорошо знаком с многомерным исчислением и дифференциальными уравнениями, а также с более элементарными предметами, такими как евклидова геометрия. Но теперь он обнаружил, что его идеи привели его туда, где его математический язык был недостаточно богат — к счастью, у него были друзья, которые могли помочь.
Невероятная теория относительности Эйнштейна прошла еще один серьезный тест
Что происходит
Ученые отправили спутник в космос, чтобы с предельной точностью проверить принцип слабой эквивалентности Эйнштейна.
Почему это важно
Принцип слабой эквивалентности — неотъемлемая часть общей теории относительности, поэтому результаты этих испытаний еще раз подтверждают основную теорию нашей Вселенной.
В 1916 году Альберт Эйнштейн осмелился заявить, что Исаак Ньютон ошибался относительно гравитации. Нет, сказал он, это не таинственная сила, исходящая от Земли.
Вместо этого Эйнштейн представил, что пространство и время закручены в межпространственную сетку, а шнурки этой сетки подобны размотанным скрепкам. Гибкий; формуемый. Он полагал, что только потому, что мы существуем внутри такого рода неосязаемой сети, наши простые человеческие тела испытывают на себе фасад силы, удерживающей нас на земле. Мы называем это гравитацией.
(Если это задело ваш мозг, не волнуйтесь, вот статья, посвященная разбору этой концепции.)
сверстники назвали это «совершенно непрактичным и абсурдным», но это не так. Несмотря ни на что, ошеломляющая идея Эйнштейна до сих пор не поколеблена. Его посылки остаются верными как в самом маленьком масштабе, так и в непостижимо большом. Эксперты снова и снова пытались найти в них дыры, но общая теория относительности всегда побеждала.
А в среду, благодаря амбициозному спутниковому эксперименту, ученые объявили, что в очередной раз общая теория относительности доказала, что она является фундаментальной истиной нашей Вселенной.
Команда провела то, что она называет «наиболее точной проверкой» одного из ключевых аспектов общей теории относительности, называемого принципом слабой эквивалентности, с помощью миссии, получившей название «Микроскоп».
«Я работаю над этой темой более 20 лет, и я понимаю, что мне повезло быть руководителем проекта научного прибора и соисследователем этой миссии», — сказал Мануэль Родригес, ученый из Французского аэрокосмической лаборатории ONERA и автор нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters.
«Очень редко удается оставить такой замечательный результат в истории физики.»
Изображение того, как теория относительности Эйнштейна представляет вселенную.
Зои Ляо/CNET
Что такое принцип слабой эквивалентности?
Принцип слабой эквивалентности странный.
Это в значительной степени говорит о том, что все объекты в гравитационном поле должны падать одинаково, когда на них не действует никакая другая сила — я говорю о внешнем вмешательстве, таком как ветер, человек, пинающий объект, другой объект, натыкающийся на него, вы получить идею.
И да, когда я говорю все объекты, я имею в виду все объекты. Перо; пианино; баскетбольный мяч; ты и я; все, что вы можете себе представить, на самом деле согласно этому принципу должно падать точно так же.
В рамках проекта «Микроскоп» на орбиту Земли был отправлен спутник, содержащий два объекта: сплав платины и сплав титана. «Выбор был основан на технологических соображениях, — сказал Родригес, — например, на том, легко ли и возможно ли изготовить материалы в лаборатории.
Но самое главное для понимания принципа слабой эквивалентности, или WEP, эти сплавы были выброшены на орбиту Земли, потому что вещество существует в гравитационном поле нашей планеты без каких-либо других сил, действующих на них. Идеально подходит для критериев тестирования. Как только спутник оказался в космосе, исследователи в течение многих лет начали проверять, упали ли платиновая и титановая насадки.0081 так же, как , когда они вращались вокруг Земли.
Они сделали — в очень точной степени.
«Самой захватывающей частью проекта была разработка инструмента и миссии, которую никто раньше не выполнял с такой точностью — новый мир для исследования», — сказал Родригес. «Как пионеры этого нового мира, мы ожидали, что в любой момент столкнемся с явлениями, которых раньше не видели, потому что мы были первыми, кто вошел в него».
Капсула, используемая во время миссии «Микроскоп». 915. Исследователи говорят, что разница за пределами этой величины будет означать, что WEP нарушается нашим нынешним пониманием теории Эйнштейна.
В будущем команда работает над последующей миссией под названием «Микроскоп 2», которая, по словам Родригеса, позволит проверить принцип слабой эквивалентности в 100 раз лучше.
Тем не менее, это, вероятно, так хорошо, как будет в течение по крайней мере десяти лет или около того, говорят исследователи.
Отлично, что это значит для меня?
В каком-то смысле основательность общей теории относительности представляет собой проблему.
Это потому, что, несмотря на то, что это важный план для понимания нашей вселенной, это не только чертеж .
У нас также есть такие конструкции, как стандартная модель физики элементарных частиц, которая объясняет, как работают такие вещи, как атомы и бозоны, и квантовая механика, которая объясняет такие вещи, как электромагнетизм и неопределенность существования.
Но есть одно предостережение.
Обе эти концепции кажутся столь же незыблемыми, как и общая теория относительности, но несовместимы с ней. Итак… что-то должно быть не так. И это что-то мешает нам создать единую историю физической вселенной. Например, стандартная модель, как известно, не может объяснить гравитацию, а общая теория относительности не рассматривает квантовые явления. Это похоже на огромную битву за то, чтобы быть окончательной теорией.
Команда Микроскопа стоит со спутниковым оборудованием, справа.
ONERA/Родригес 2016
«Некоторые теории предполагают наличие связи между гравитацией и некоторыми электромагнитными параметрами», — приводит пример Родригес.