Все относительно эйнштейн: Все в мире относительно – Наука – Коммерсантъ

Все в мире относительно – Наука – Коммерсантъ

7K












1 мин.





















…

В этот день Альберт Эйнштейн представил Прусской академии наук в Берлине финальный вариант уравнений общей теории относительности, самой полной и самой точной теории, объясняющей гравитационные эффекты.

Фото: Ferdinand Schmutzer / Wikipedia

Как позднее говорил сам Эйнштейн, он разработал теорию общей относительности, в частности, потому, что более ранняя его теория – специальная теория относительности (на самом деле, она не «специальная», а «частная»: следствие неверного перевода, кальки с немецкого слова «speziell») — отдавала предпочтение движению по инерции, в то время как теория, которая с самого начала не отдает предпочтение никакому из состояний движения, представилась ему более состоятельной.

«Я сидел за моим столом в бернском патентном бюро и мне вдруг пришла в голову одна мысль… Она меня ошеломила», – приводит слова великого ученого его биограф Дэвид Боданис: впоследствии он назвал ее «счастливейшей мыслью всей жизни», поскольку через несколько лет, в 1910-м, она привела его к размышлениям о самой ткани пространства и о том, как воздействуют на нее масса и энергия находящихся в пространстве физических тел. Работа заняла несколько лет отчасти потому, что Эйнштейн, уверенно чувствовавший себя в физике, математикой владел не так хорошо, как он признавался сам. «Счастливейшая мысль» 1907 года была такова: чем большая масса или энергия сосредоточена в каком-либо месте, тем сильнее искривляются в окрестности этого места пространство и время.

По версии Джеймса Трефилла («200 законов мироздания»), Эйнштейн ехал на трамвае по Берну, взглянул на уличные часы и внезапно осознал, что если бы трамвай сейчас разогнался до скорости света, то в его восприятии эти часы остановились бы, и времени бы вокруг не стало. Это и привело его к формулировке одного из центральных постулатов относительности: различные наблюдатели по-разному воспринимают действительность, включая столь фундаментальные величины, как пространство и время.

Научный триумф Эйнштейна и затем всемирная слава был тем более замечателен, что всего за десять лет до него он с трудом устроился в швейцарском Берне в патентное бюро. Жалованье было ничтожным – Эйнштейну и его жене пришлось отдать дочь, рожденную ими еще до брака, на воспитание чужим людям; они с трудом справлялись с тем, чтобы прокормить второго своего ребенка.

Петр Харатьян

Всё в мире относительно: играем в наблюдателя

Введение

Тем временем победоносное повествование об основах мира продолжается, а значит сегодня вас ожидает сказ о том, что всё в мире относительно и как это вообще понимать. Язык Галилеев и Эйнштейнов на эту тему весьма уныл, поэтому для простоты усвоения материала мы рассмотрим теорию относительности понятными словами. Приступим.

Содержание

• Что такое закон полярности
  • Принцип действия полюсов
• Почему всё в мире относительно
  • Легендарное разделение на добро и зло
• Всё в мире относительно — итоги

Что такое закон полярности

Чтобы вы могли понять, почему всё в мире относительно, нам необходимо рассказать о законе полярности. Суть закона в следующем: у всего есть два полюса, которые существуют одновременно и дополняют друг друга. Стоп-стоп, не спешите закрывать статью, мы сейчас всё поясним.

Человек всегда стремится к тому, чтобы сделать свою жизнь проще. Одним из таких решений стало разделение всех вещей на два крайних состояния, например: правильно и неправильно, весело и грустно, тепло и холодно, быстро и медленно, правда и ложь, добро и зло, свет и тьма, и так далее. Всё на нашей Земле имеет два полюса.

Принцип действия полюсов

Давайте на примере света детально разберём идею о том, почему всё в мире относительно. Сейчас нужно максимально абстрагироваться от реального мира и представить себе очень странную ситуацию.

Предположим на секунду, что ночь в вашем городе никогда не наступает. Где бы вы ни были: под землёй, в изолированных помещениях, под одеялом — там всегда светло как на улице в самый солнечный день. О существовании темноты вам вообще ничего неизвестно, ведь её и не было никогда.

Только что мы с вами сконструировали пример, в котором существует только один полюс. Теперь, находясь в этом мирке, попробуем понять, что такое свет. Включаем лампочку. То, что вы увидите, приблизительно изображено на картинке. Горит ли лампочка?

Конечно горит. Но вот беда, везде настолько светло, что понять, как светит лампочка, и светит ли она, невозможно. Свет постоянно окружает нас, но мы даже не можем понять, что это такое. А всё потому, что нет темноты. Понять и увидеть свет, можно только в темноте. Грустная история.

Что может знать рыба о воде, в которой плавает всю жизнь?

Альберт Эйнштейн

Так работает закон полярности, согласно которому полюса существуют одновременно и дополняют друг друга. Без всего плохого не было бы и всего хорошего, потому что хорошее познаётся относительно плохого. Без ненависти не было бы любви, без верха не было бы низа, ну и дальше по списку.

Почему всё в мире относительно

С полюсами разобрались, переходим к теории относительности. В качестве примера возьмём суровую физическую величину — скорость. Условно у неё есть два крайних состояния: медленно и быстро. Все движущиеся объекты будут располагаться между этими двумя полюсами. Вот как схематично это может выглядеть:

Всё в мире относительно потому, что мы всегда рассматриваем объекты с определённой точки зрения. Как понять, что самолёт действительно двигается быстро? С точки зрения улитки самолёт перемещается с космическими скоростями, а с позиции скорости света самолёт и сам кажется улиткой.

Так быстрый самолёт или медленный? Правильный ответ — не быстрый и не медленный. Этот мир так устроен, что самолёт изначально никакой, а быстрым или медленным его своим углом обзора делает наблюдатель.

Знаете ли вы, что даже в покое мы двигаемся со скоростью около 107 218 км\ч? Вот только эта скорость относительно солнца, и так как Земля движется вместе с нами, то по отношению к ней мы находимся в покое. Выходит, что даже физика рассматривает скорость относительно (относительно Земли).

Оценить любой предмет или явление абсолютно, то есть в отрыве от какой-либо точки отсчёта, невозможно. Это следует хотя бы из слова «оценить». Оценивание всегда происходит относительно каких-либо критериев, условий, обстоятельств, а если их нет, то и оценить никак не получится.

Точно так же невозможно оценить что-либо со всех существующих углов обзора сразу, потому как в одну единицу времени человек в полной мере способен быть только в одном из них. Вот вам и простой ответ на вопрос «Действительно ли всё в мире так относительно?».

Относительны даже наши действия, которые сами по себе не имеют абсолютно никакого значения, и на эту тему мы уже детально общались в статье о том, как начать действовать эффективно.

Легендарное разделение на добро и зло

Закон относительности используется всеми людьми каждый день. Мы имеем в виду гениальную пару полюсов «плохое» и «хорошее» (или правильное и неправильное, или позитивное и негативное — всё это одно и то же). Гениальная она потому, что человек сумел придумать систему всего лишь из двух понятий, которые полностью организуют всю его жизнь.

Каждый ведь старается жить по совести, поступать правильно и быть хорошим человеком. Просто понаблюдайте немного и заметите, что всё ваше мнение о чём угодно сводится лишь к одному вопросу: «а это хорошо или плохо?» .

Когда мы имеем дело со скоростью, то спокойно можем сравнить числовые значения скоростей разных объектов относительно Земли и решить, какой двигается быстрее. Но как мы определяем, что хорошо и что плохо?

Сами по себе вещи не содержат никаких достоверных оценочных данных типа рейтинга, лайков или баллов, которые мы могли бы использовать при сравнении. Нет нигде такого, что перевести бабушку через дорогу — +5 баллов, а бросить яйцом с балкона в прохожих — -18 баллов. Что же тогда выступает в роли отправного пункта в наших убеждениях?

При рождении никакие вещи для нас не были плохими или хорошими, нам просто ничего не было известно об этом разделении. Но разум понимал, что так долго продолжаться не может, потому что нам не от чего отталкиваться, а отталкиваться надо, иначе не будет развития.

В итоге мы просто из ничего придумываем себе целую систему, исходя из которой затем начинаем себя позиционировать. Вот почему всё в мире очень относительно. Подробно схему возникновения убеждений человека можно изучить в статье о том, что такое вера.

Разделение на плохое и хорошее надуманно, существует только в пределах наших умов и, грубо говоря, берётся с потолка. Вот, например, так оно может выглядеть у обычного человека:

При расстановке объектов на графике мы отталкивались от общепринятых норм. Но это всё очень относительно. Чарльз Дарвин явно бы засунул войну ближе к хорошему полюсу, потому что в соответствии с его представлением это способствует эволюции человечества.

Некоторые отнесут благотворительность к плохому полюсу, потому что оказываемая людям помощь лишает их возможности всего достичь самостоятельно. Любой террорист и вовсе представил бы картину в зеркальном отображении, а конец света для него был бы идеальным событием. Планета для всех одна, но каждый человек при этом живёт в своём собственном мире, и виной всему относительность.

Всё в мире относительно — итоги

Что же делать со всей той инфой, которая бесцеремонно вторглась в ваш мозг?

Во-первых, стоит держать в уме идею о том, что каждая вещь имеет противоположность. Это хорошо и было придумано затем, что понимать вещи в этом мире можно только через их противоположности. Оценить свои хорошие качества можно только на фоне своих недостатков, а успех возможен только благодаря громадному количеству неудач и так далее. Такими ли ужасными вам теперь кажутся ваши проблемы и неудачи?

Мы не зря советовали благодарить за всё плохое в статье о том, что такое благодарность. Необходимо принять, что всё плохое несёт в себе глубокий смысл и потому обязано быть в нашей жизни (слава богам, что оно есть).

Во-вторых, необходимо принять в расчёт тот факт, что мы сами определяем полюса. Никто за нас не наделяет смыслом понятия «холодно», «быстро», «высоко», «тяжело», «много» или «мало». Мы сами можем управлять полюсами, меняя свою наблюдательскую позицию.

Наши убеждения и представления часто являются ловушкой, ограничивающей наши возможности. Единственным знанием, способным продвинуть нас на пути развития, является знание того, что воображение способно на все. И все, что возможно в нашем воображении, возможно и в реальности.

Альберт Эйнштейн

Способность изменять полюса делает всё в мире относительным, ставит во главу угла наблюдателя и даёт ему все карты в руки. Ну а в роли наблюдателя своей жизни, разумеется, выступаем мы. Наше мышление определяет наш мир и именно от него зависит, каким будет всё вокруг нас.

Так что мы желаем видеть? Как мы хотим смотреть на мир? Каким мы планируем его сделать? Относительно чего мы собираемся его наблюдать? Подумайте над этими вопросами, это может быть нелегко, но при должном внимании они позволят в точности понять тему сегодняшней беседы.

Поделиться

Альберт Эйнштейн | Биографии

Альберт Эйнштейн

Альберт Эйнштейн родился в Ульме в Баден-Вюртемберге, Германия, 14 марта 1879 года в несоблюдающей еврейской семье. В пять лет отец показал ему карманный компас, и Эйнштейн понял, что что-то в «пустом» пространстве действует на стрелку; Позже он описал этот опыт как один из самых откровенных в своей жизни.

Хотя Эйнштейн считался медленным учеником, возможно, из-за дислексии, просто застенчивости или значительно редкой и необычной структуры его мозга (исследование после его смерти), Эйнштейн строил модели и механические устройства для развлечения. Другая, более поздняя теория о его умственном развитии состоит в том, что у него был синдром Аспергера, состояние, связанное с аутизмом.

Эйнштейн начал изучать математику примерно в 12 лет. В 1894 году его семья переехала из Мюнхена в Павию, Италия (недалеко от Милана), и в этом же году Эйнштейн написал свою первую научную работу « Исследование состояния эфира в магнитных полях». . ) Он продолжил свое образование в Арау, Швейцария, а в 1896 году поступил в Швейцарскую федеральную политехникум в Цюрихе, чтобы стать учителем физики и математики. В 1901 году он получил диплом и получил швейцарское гражданство. Не сумев найти преподавательскую должность, он устроился техническим ассистентом в Швейцарское патентное ведомство, получив степень доктора в 1919 г.05.

В 1908 году Эйнштейн был назначен Привадоцентом в Берне. В следующем году он стал экстраординарным профессором в Цюрихе, а в 1911 году профессором теоретической физики в Праге, вернувшись в Цюрих в 1912 году, чтобы занять аналогичную должность. В 1914 году он был назначен директором Физического института кайзера Вильгельма и профессором Берлинского университета. Он стал гражданином Германии в 1914 году и оставался в Берлине до 1933 года, когда он отказался от своего гражданства по политическим причинам и эмигрировал в Америку, чтобы занять должность профессора теоретической физики в Принстоне. Он стал гражданином США в 1940 и ушел со своего поста в 1945 году.

В первые дни своего пребывания в Берлине Эйнштейн постулировал, что правильная интерпретация специальной теории относительности должна также дать теорию гравитации, и в 1916 году он опубликовал свою статью по общей теории гравитации. относительность. За это время он также внес свой вклад в проблемы теории излучения и статистической механики. В 1920-х годах он приступил к построению единых теорий поля, продолжая работу над вероятностной интерпретацией квантовой теории, и продолжал эту работу в Америке. Он получил Нобелевскую премию по физике в 1921 «за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». Он внес свой вклад в статистическую механику, разработав квантовую теорию одноатомного газа, а также проделал ценную работу в связи с вероятностями атомных переходов и релятивистской космологией.

Эйнштейн изначально выступал за создание атомной бомбы, чтобы гарантировать, что Гитлер не сделает этого первым, и даже отправил письмо от 2 августа 1939, президенту Рузвельту, побуждающему его инициировать программу создания ядерного оружия. Рузвельт отреагировал на это созданием комитета по расследованию использования урана в качестве оружия, который через несколько лет был заменен Манхэттенским проектом.

Однако после войны Эйнштейн лоббировал ядерное разоружение и мировое правительство. Вместе с Альбертом Швейцером и Бертраном Расселом он боролся против ядерных испытаний и бомб. В качестве своего последнего публичного акта и всего за несколько дней до смерти он подписал Манифест Рассела-Эйнштейна, который привел к Пагуошским конференциям по науке и международным делам.

Последние годы Эйнштейна также были потрачены на поиски единой теории поля, универсальной силы, которая связала бы гравитацию с электромагнитными и субатомными силами, — проблема, в решении которой до сих пор никто не добился полного успеха.

Эйнштейн получил почетные степени доктора естественных наук, медицины и философии многих европейских и американских университетов. В течение 1920-х годов он читал лекции в Европе, Америке и на Дальнем Востоке и был удостоен стипендии или членства во всех ведущих научных академиях мира. Он получил множество наград в знак признания своей работы, в том числе медаль Копли Лондонского королевского общества в 1925 и медалью Франклина Института Франклина в 1935 году.

Эйнштейн женился на Милеве Марич в 1903 году, у них родились дочь и два сына; брак был расторгнут в 1919 году, и в том же году он женился на своей кузине Эльзе Ловенталь, которая умерла в 1936 году. Эйнштейн умер 18 апреля 1955 года в Принстоне, штат Нью-Джерси. Элемент 99 был назван эйнштейнием (Es) в его честь.

Год Альберта Эйнштейна | Наука

Смитсоновский национальный музей американской истории, Коллекция исторических фотографий

За четыре месяца, с марта по июнь 1905 года, Альберт Эйнштейн написал четыре статьи, которые произвели революцию в науке. Один объяснил, как измерить размер молекул в жидкости, второй предположил, как определить их движение, а третий описал, как свет приходит в виде пакетов, называемых фотонами, — основа квантовой физики и идея, которая в конечном итоге принесла ему Нобелевскую премию. Четвертая статья представила специальную теорию относительности, заставив физиков пересмотреть представления о пространстве и времени, существовавшие с самого начала цивилизации. Затем, несколько месяцев спустя, почти задним числом, Эйнштейн указал в пятой статье, что материя и энергия могут быть взаимозаменяемы на атомном уровне, в частности, что E=mc2, научная основа ядерной энергии и самое известное математическое уравнение в история.

Неудивительно, что 2005 год был отмечен во всем мире как праздник Эйнштейна. Международные физические организации провозгласили это столетие Всемирным годом физики, и тысячи научных и образовательных учреждений последовали их примеру. Изображения Эйнштейна стали еще более распространенными, чем обычно, а дискуссии о его влиянии превратились в культурный барабанный бой. «Его имя является синонимом науки», — говорит Брайан Шварц, физик из Центра выпускников Городского университета Нью-Йорка. «Если вы попросите детей показать вам, как выглядит ученый, первое, что они нарисуют, — это растрепанные белые волосы».

Во многих отношениях «чудесный год» Эйнштейна положил начало современной эре с ее нервными, противоречивыми точками зрения и потрясениями по отношению к установленным истинам. Но в целом это время было периодом великих культурных и социальных потрясений. В том же 1905 году Зигмунд Фрейд опубликовал свое эссе «Шутки и их отношение к бессознательному» и отчет об одном из своих первых психоанализов. Пабло Пикассо перешел от голубого периода к розовому периоду. Джеймс Джойс завершил свою первую книгу « дублинцев ». Тем не менее, ни одно переосмысление универсальных предположений не было более глубоким, чем переосмысление Эйнштейном.

Во многом по этой причине Эйнштейн сегодня больше миф, чем человек, и суть этого мифа в том, что работа его разума недосягаема не только для большинства смертных, но даже для большинства физиков. Как и во многих мифах, в этом есть доля правды. «Я изучал общую теорию относительности трижды, — говорит Спенсер Уиарт, директор Центра истории физики Американского института физики. «Это так сложно, тонко, по-другому».

Но в этом мифе много преувеличения. С самого начала, задолго до того, как он стал Эйнштейном Непостижимым, самый дальновидный из его коллег-физиков понял, чего он достиг, и его более важное значение. Он заново изобрел физику, что является еще одним способом сказать, что он заново изобрел то, как мы все — как физики, так и нефизики — понимаем свое место в космосе.

В частности, он заново изобрел теорию относительности. В трактате 1632 года Галилео Галилей изложил то, что стало классической версией теории относительности. Он предложил вам, своему читателю, представить себя на пристани и наблюдать за кораблем, движущимся с постоянной скоростью. Если бы кто-то с мачты корабля уронил камень, куда бы он приземлился? У основания мачты? Или какое-то небольшое расстояние назад, соответствующее расстоянию, пройденному кораблем за время падения скалы?

Интуитивный ответ — на небольшом расстоянии назад. Правильный ответ — основание мачты. С точки зрения моряка, уронившего камень, камень падает прямо вниз. Если бы не вы на причале, казалось бы, что камень падает под углом. И вы, и моряк в равной степени можете претендовать на правоту: движение скалы зависит от того, кто ее наблюдает.

У Эйнштейна, однако, возник вопрос. Это беспокоило его в течение десяти лет, с тех пор, как он был 16-летним студентом в Арау, Швейцария, до одного рокового вечера в мае 1905 года. его лучший друг в патентном бюро в Берне, Швейцария, где они оба работали клерками. Фактически вопрос Эйнштейна усложнил образы Галилея: что, если объект, спускающийся с вершины мачты, был не камнем, а лучом света?

Его выбор не был произвольным. Сорок лет назад шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл продемонстрировал, что скорость света постоянна. Это то же самое, движетесь ли вы к источнику света или от него, или он движется к вам или от вас. (Что меняется, так это не скорость световых волн, а количество волн, достигающих вас за определенный промежуток времени. ) Предположим, вы возвращаетесь к пристани и смотрите на корабль Галилея, только теперь высота его мачты равна 186 282 мили, или расстояние, которое свет проходит в вакууме за одну секунду. (Это высокий корабль.) Если человек на вершине мачты пошлет световой сигнал прямо вниз во время движения корабля, где он приземлится? Для Эйнштейна, как и для Галилея, он приземляется у основания мачты. С вашей точки зрения на причале основание мачты выдвинулось из-под вершины мачты во время спуска, как это было при падении камня. Это означает, что расстояние, пройденное светом, с вашей точки зрения, увеличилось. Это не 186 282 мили. Это более.

Здесь Эйнштейн начинает отходить от Галилея. Скорость света всегда равна 186 282 милям в секунду. Скорость — это просто расстояние, деленное на продолжительность времени. В случае луча света скорость всегда равна 186 282 милям в секунду, поэтому, если вы измените расстояние, которое проходит луч света, вы также должны изменить время.

Вы должны изменить время.

«Спасибо!» Эйнштейн приветствовал Бессо на следующее утро после их важного разговора. «Я полностью решил проблему».

Согласно расчетам Эйнштейна, само время не было постоянной, абсолютной, неизменной частью Вселенной. Теперь это была переменная, которая зависела от того, как вы и то, что вы наблюдаете, двигаетесь по отношению друг к другу. «Каждый второй физик предполагал, что существуют универсальные мировые часы, которые отсчитывают время», — говорит Шварц. «Эйнштейн полностью отказался от этой идеи». С точки зрения человека в доке, время, которое потребовалось свету, чтобы достичь палубы корабля, было больше секунды. Это означает, что время на борту корабля текло медленнее, чем в доке. Обратное, как знал Эйнштейн, также должно быть верным. С точки зрения моряка, причал будет двигаться, и поэтому ему покажется, что луч света, направленный вниз с высокого столба на суше, идет немного дальше, чем вам, стоящему на причале. Моряку кажется, что время на берегу течет медленнее. И вот оно: новый принцип относительности.

«Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены растворяться в простых тенях», — заявил в 1908 году немецкий математик Герман Минковский. , но они всегда добавляли какую-то версию «но не совсем». Для них разница во времени может быть в математике, но не в мире. Эйнштейн, однако, сказал, что «на самом деле» не существует. Есть только то, что вы на причале можете измерить относительно времени на борту движущегося корабля, и то, что моряк может измерить о времени на борту движущегося корабля. Разница между ними заключается в математике, а математика — это мир. Понимание Эйнштейна заключалось в том, что, поскольку эти восприятия — это все, что мы когда-либо можем знать, они также, с точки зрения измерения Вселенной, являются всей материей.

Смитсоновский национальный музей американской истории, Коллекция исторических фотографий

«Я знаю, что добрая судьба позволила мне найти пару хороших идей после многих лет лихорадочного труда», — писал Эйнштейн (в Институте перспективных исследований в Принстоне в 1940 г. ) коллеге-физику.

Это было довольно головокружительно для 26-летнего клерка, который всего пару недель назад представил свою докторскую диссертацию в Цюрихском университете. Эйнштейн продолжал работать в патентном бюро до 19 лет.09, но безвестность его закончилась, по крайней мере среди физиков. В течение года после завершения его работы по теории относительности его идеи обсуждались некоторыми из самых выдающихся ученых Германии. В 1908 году физик Иоганн Якоб Лауб приехал из Вюрцбурга в Берн, чтобы учиться у Эйнштейна, восклицая, что найти великого человека, все еще работающего в патентном бюро, было одной из «плохих шуток» истории. Но Эйнштейн не жаловался. Его «красивой» зарплаты, как он писал другу, было достаточно, чтобы содержать жену и 4-летнего сына Ганса Альберта, а его график оставлял ему «восемь часов веселья в день, а потом еще и воскресенье». ” Даже на работе он находил время помечтать.

Во время одной из таких грез Эйнштейн испытал то, что позже назвал «самой удачной мыслью в своей жизни».

Он знал, что его специальная теория относительности 1905 года применима только к отношениям между телом в состоянии покоя и телом, движущимся с постоянной скоростью. Что можно сказать о телах, движущихся с изменяющимися скоростями? Осенью 1907 года он увидел перед своим мысленным взором видение, похожее на луч света, спускающийся с мачты: человек падает с крыши.

Какая разница? В отличие от луча света, который движется с постоянной скоростью, падающий человек будет ускоряться. Но в другом смысле он также был бы в покое. Повсюду во Вселенной каждый клочок материи будет оказывать свое точно предсказуемое влияние на человека посредством гравитации. Это было ключевым открытием Эйнштейна: ускорение и гравитация — это два способа описания одной и той же силы. Точно так же, как кто-то на борту корабля Галилея имел бы такое же право думать о том, что пристань покидает корабль, как и корабль, покидающий причал, так и человек, свободно падающий с крыши, имел бы такое же право думать, что он покоится, в то время как корабль покидает причал. земля летит к нему. И вот оно: еще один принцип относительности, называемый общей теорией относительности.

«Эйнштейн всегда брал то, что все остальные считали двумя совершенно разными сценариями природы, и рассматривал их как эквивалентные», — говорит Джеральд Холтон из Гарварда, ведущий исследователь Эйнштейна. Пространство и время, энергия и масса, ускорение и гравитация: как говорит Холтон, «Эйнштейн всегда задавался вопросом: почему должны существовать два разных явления с двумя разными теориями для их объяснения, когда они выглядят для меня как одно явление?»

Однако после своего видения 1907 года прошло еще восемь лет, прежде чем Эйнштейн разработал уравнения, подтверждающие его. Эйнштейн сказал друзьям, что, когда он наконец вычислил математику, чтобы продемонстрировать общую теорию относительности в 1915, что-то взорвалось внутри него. Он чувствовал, как его сердце бьется хаотично, и учащенное сердцебиение не прекращалось в течение нескольких дней. Позже он написал другу: «Я был вне себя от волнения».

К тому времени Эйнштейн был профессором Берлинского университета, а на континенте бушевала Великая война. Чтобы слухи о достижениях Эйнштейна достигли широкого мира физиков, они должны были пересечь линии врага. Эйнштейн перевез свои труды по общей теории относительности в Нидерланды, а оттуда друг-физик переправил их через Северное море в Англию, где они в конце концов попали к Артуру Эддингтону, возможно, единственному в мире астроному с политическим влиянием и научной известностью, достаточными для того, чтобы мобилизовать ресурсы военного времени и проверить общую теорию относительности.

Эйнштейн предположил, что солнечное затмение дает редкую возможность наблюдать влияние гравитации на свет. По мере того, как дневное небо темнело, становились видны звезды, и если бы гравитация Солнца действительно притягивала проходящий свет, то казалось бы, что звезды у края Солнца сместились на градус, точно предсказываемый его уравнениями. Эддингтон собрал научные силы своей страны, а королевский астроном Великобритании сэр Фрэнк Дайсон обратился к своему истощенному войной правительству с просьбой направить две экспедиции для наблюдения за полным затмением 29 мая. , 1919 г. — один в Собрал, Бразилия, другой на Принсипи, остров у западного побережья Африки.

В конце сентября Эйнштейн получил телеграмму, в которой говорилось, что результаты затмения совпали с его предсказаниями. В октябре он принял поздравления самых выдающихся физиков континента на встрече в Амстердаме. Потом он уехал домой в Берлин. Насколько он знал, он получил по заслугам.

«РЕВОЛЮЦИЯ В НАУКЕ», — возвестила лондонская Times 7 ноября. «Новая теория Вселенной. Ньютоновские идеи ниспровергнуты». Накануне Дайсон зачитал вслух результаты затмения на редком совместном заседании Королевского общества и Королевского астрономического общества. Президент Королевского общества и первооткрыватель электрона Дж. Дж. Томсон назвал теорию Эйнштейна в цитате, которая разлетелась по всему миру, «одним из самых важных, если не самым важным, заявлением человеческой мысли».

Только тогда, через 14 лет после года чудес Эйнштейна, диапазон достижений Эйнштейна стал общеизвестным. Поскольку общественность узнала о специальной теории относительности и общей теории относительности одновременно, говорит Уиарт, культ Эйнштейна быстро сформировался. «А потом появилась квантовая теория, и люди вернулись и сказали: «О, да, Эйнштейн тоже это сделал». невозможно; конкурс эссе, спонсируемый Scientific American  за лучшее объяснение теории относительности с точки зрения неспециалиста собрал заявки из более чем 20 стран. «Меня так завалили вопросами, приглашениями, вызовами, — писал Эйнштейн в письме того периода, — что мне снится, что я горю в аду и что почтальон — это Дьявол, вечно рычащий на меня, швыряющий новые пачки писем». в мою голову, потому что я еще не ответил на старые вопросы».

И вся эта знаменитость, британский астроном У.Дж.С. Локьер, за открытия, которые «не касаются лично обычных людей; затронуты только астрономы». Глубина отклика могла быть обусловлена ​​только историческим моментом — последствиями Великой войны. «Здесь было то, что поразило воображение, — писал Леопольд Инфельд, польский физик и будущий сотрудник Эйнштейна, — человеческие глаза смотрят с земли, покрытой могилами и кровью, на небеса, покрытые звездами».

Для многих Эйнштейн стал символом послевоенного сближения и возвращения к разуму. Как Эддингтон написал ему менее чем через месяц после объявления о затмении: «Для научных отношений между Англией и Германией это лучшее, что могло произойти». Даже сегодня эта интерпретация продолжает находить отклик. «Во время той войны, когда большая часть человечества посвятила себя бессмысленному разрушению, — сказал Холтон, — Эйнштейн «обнажил очертания великого построения Вселенной. Это должно считаться одним из самых моральных поступков того времени».

Но некоторые критики теории относительности утверждали, что Эйнштейн был просто еще одним анархистом, разжигающим погребальные костры цивилизации. Профессор небесной механики в Колумбийском университете в ноябре 1919 года в газете New York Times выразил обеспокоенность по поводу того, что стремление «отбросить хорошо проверенные теории, на которых построена вся структура современного научного и механического развития», было недостаточным. с «войной, стачками, большевистскими восстаниями».

Собственные политические пристрастия Эйнштейна еще больше осложнили реакцию людей на его работу. Жестокий, пожизненный антиавторитарный, он отказался от немецкого гражданства в 16 лет, вместо того чтобы пройти обязательную военную службу. Теперь, в зарождающейся Веймарской республике, еврей Эйнштейн обнаружил, что немецкие националисты со свастикой изображают его злодеем, а интернационалисты — героем. «Этот мир — странный сумасшедший дом, — писал Эйнштейн другу. «В настоящее время каждый кучер и каждый официант спорят о том, верна ли теория относительности. Убеждение человека в этом вопросе зависит от политической партии, к которой он принадлежит». «Споры» вскоре переросли в угрозы смертью, и Эйнштейн ненадолго бежал из Германии, чтобы совершить турне по Японии. После прихода Гитлера к власти в 1933 года Эйнштейн навсегда покинул Германию. Он согласился работать в Институте перспективных исследований в Принстоне, где жил в скромном доме на Мерсер-стрит до своей смерти от разрыва брюшной аневризмы в возрасте 76 лет в апреле 1955 года. Пацифист, он выступал за создание атомной бомбы. Он выступал за мир без границ и выступал за создание государства Израиль — настолько, что в 1952 он был приглашен быть ее президентом. Он был гением, рассеянно слоняющимся по своему дому в Принстоне, и шутником, высовывавшим язык для фотографа. Но не только эти противоречия отличали его. Это был их масштаб. Все они были больше, чем жизнь, и поэтому, думал он, должен быть и он.

Но это не так, как он прекрасно знал. Его первый брак закончился разводом, второй — с двоюродной сестрой, которая умерла почти за два десятилетия до его смерти. У него была незаконнорожденная дочь, которую, как считается, отдали на усыновление и она потеряна для истории, и двух сыновей, Ганса Альберта и Эдуарда. Один из них, Эдуард, страдал шизофренией. Ганс Альберт преподавал инженерное дело в Калифорнийском университете в Беркли. И все же каким-то образом Эйнштейн père стал мифом среди мужчин.

Это была судьба, которую Эйнштейн ненавидел. «Я чувствую себя, — писал он другу в 1920 году, — словно истукан» — как будто было что-то кощунственное в том, как его идолопоклонники уже тогда начинали лепить его. А может и был. Когда нацисты будут побеждены, Эйнштейн станет не всем для всех, а одним для всех: святым.

Во время своей первой поездки в Соединенные Штаты (в пути со второй женой Эльзой Эйнштейн в 1921 году) Эйнштейн смешал лекции по физике со сбором средств от имени Еврейского университета в Иерусалиме.

Библиотека Конгресса, любезно предоставлено Американским институтом физики Эмилио Сегре Визуальные архивы

Помог ореол белых волос. В 1919 году, когда мир впервые познакомился с Эйнштейном, его 40-летний, слегка дерзкий вид лишь намекал на грядущую карикатуру. Но со временем его волосы развевались, как будто разум раскрепощался, а мешки под глазами углублялись, как будто от бремени слишком пристального взгляда и слишком многого. А что касается этих глаз — ну, когда Стивен Спилберг работал над дизайном главного героя E. T. Инопланетянин , и он хотел, чтобы у его инопланетного посла доброй воли были глаза, влажные, как у мудрого старика, но мерцающие детским удивлением, он знал, чьи использовать.

Задолго до того, как публика причислила Эйнштейна к лику блаженных, его коллеги-физики начали сомневаться в его непогрешимости. Когда русский математик Александр Фридман в 1922 году заметил, что, согласно его расчетам с использованием уравнений Эйнштейна, Вселенная может расширяться или сжиматься, Эйнштейн написал краткое опровержение, заявив, что математика Фридмана ошибочна. Год спустя Эйнштейн признал, что на самом деле это была его ошибка, но не раскаялся. Только после того, как американский астроном Эдвин Хаббл 1929 Открытие того, что другие галактики удаляются от нашей — что Вселенная действительно расширяется, — заставило Эйнштейна смягчиться. Он совершил свою «величайшую ошибку», вздохнул он.

Упрямство также доминировало в его отношении к квантовой механике, хотя эта область была частично результатом работы Эйнштейна 1905 года о фотонах. Эйнштейн часто и знаменито возражал против центрального принципа квантовой теории — что субатомный мир действует в соответствии со статистическими вероятностями, а не причинно-следственными фактами. «Бог не играет в кости со вселенной», — часто заявлял он, и, к растущему раздражению коллег, провел последние три десятилетия своей жизни, пытаясь — безуспешно — найти теорию великого объединения, которая устранила бы такую ​​неопределенность.

«Эйнштейн был целеустремленным, и в этом можно увидеть и хорошее, и плохое», — говорит Майкл С. Тернер, космолог из Чикагского университета и директор по математическим и физическим наукам в Национальном научном фонде. «Он был целеустремленным в примирении общей теории относительности с ньютоновской теорией гравитации и добился успеха. Но он также стремился найти единую теорию поля, и с 1920 года его карьера была карьерой простого смертного». На протяжении десятилетий эксперименты неоднократно подтверждали как релятивистскую, так и квантовую интерпретацию космоса. «Пространство гибкое, — говорит Тернер. «Время искажается. А Бог играет в кости».

Спустя полвека после его смерти астрономы подтвердили, пожалуй, самое революционное предсказание, заложенное в уравнениях Эйнштейна, — теорию большого взрыва о создании Вселенной, вывод, который кажется неизбежным, если «прокрутить фильм» о расширяющейся Вселенной Хаббла. назад. Были и другие поразительные разветвления теории относительности, такие как черные дыры, которые могут быть созданы схлопнувшимися звездами с массами настолько большими, что их гравитационная сила поглощает все вокруг них, включая свет. Как говорит Уиарт, цитируя изречение физиков: «Общая теория относительности только что опередила свое время на 50 лет».

Ученые до сих пор задаются вопросами, которые сделал возможным Эйнштейн: Что привело к Большому взрыву? Что происходит с пространством, временем и материей на краю черной дыры? Какая таинственная энергия вызывает ускорение расширения Вселенной? «Это действительно золотой век теории Эйнштейна, если не считать столетнего юбилея», — говорит Клиффорд М. Уилл, физик из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и автор книги « Был ли Эйнштейн прав?»

Со своей стороны, Эйнштейн так и не понял, что его поразило. «Я никогда не понимал, почему теория относительности с ее понятиями и проблемами, столь далекими от практической жизни, так долго встречала живой или даже страстный резонанс в широких кругах публики», — писал он в 1919 г.42 года, 63 года. «Что могло вызвать такой сильный и стойкий психологический эффект? Я никогда еще не слышал по-настоящему убедительного ответа на этот вопрос».

Тем не менее, когда Эйнштейн присутствовал на голливудской премьере фильма « «Огни большого города» » в 1931 году, звезда фильма и режиссер Чарли Чаплин дал ему объяснение: «Они приветствуют меня, потому что все понимают меня, и они приветствуют вас, потому что никто не понимает вас». ». Может быть, Эйнштейн достиг своего своеобразного бессмертия не вопреки своей непостижимости, а благодаря ей. Социолог Бернард Х. Гастин предположил, что Эйнштейн приобретает богоподобный статус, потому что «считается, что он вступает в контакт с тем, что существенно во Вселенной». Холтон недавно уточнил этот комментарий: «Я считаю, что именно поэтому так много людей, которые мало знали о научных работах Эйнштейна, стекались, чтобы мельком взглянуть на него, и по сей день чувствуют себя каким-то образом воодушевленными, созерцая его культовый образ».

Ореол помог сохранить миф, сохраняя присутствие Эйнштейна на обложках журналов и первых полосах газет, на плакатах и ​​открытках, кофейных кружках, бейсболках, футболках, магнитах на холодильник и, согласно поиску в Google, на 23 600 интернет-сайтах. . Но то, что мы празднуем в этом году, больше, чем миф. Изобретая заново теорию относительности, Эйнштейн также изобрел заново не что иное, как то, как мы видим Вселенную. На протяжении тысячелетий астрономы и математики изучали движения тел в ночном небе, а затем искали соответствующие им уравнения. Эйнштейн поступил наоборот. Он начал с праздных размышлений и царапин на бумаге, а закончил тем, что указал на явления, ранее невообразимые и до сих пор непостижимые. «Общая теория относительности — это представление одного человека о том, какой должна быть Вселенная», — говорит исследователь Эйнштейна Артур И. Миллер из Университетского колледжа в Лондоне. — И так оно и оказалось. Именно этому наследию Эйнштейна посвящен Всемирный год физики, этому прочному вкладу в современную эпоху: триумфу разума над материей.

ПОСЛЕДНЕЕ СЛОВО ОБ ЭНЕРГИИ
Возможно, это самое известное уравнение в мире, но что на самом деле означает E=mc2?

Вскоре после завершения своей статьи по специальной теории относительности в 1905 году Эйнштейн понял, что его уравнения применимы не только к пространству и времени. С точки зрения наблюдателя, стоящего неподвижно относительно объекта, движущегося очень быстро (приближающегося к скорости света), кажется, что объект набирает массу. И чем больше его скорость — другими словами, чем больше энергии было затрачено на то, чтобы заставить его двигаться, — тем больше его кажущаяся масса. В частности, мера его энергии будет равна мере его массы, умноженной на квадрат скорости света.

Уравнение не помогло ученым создать атомную бомбу, но оно объясняет, почему столкновение атомов может высвободить столько энергии, сколько грибовидных облаков. Скорость света, или с, — большое число: 186 282 мили в секунду. Умножьте это само на себя, и в результате получится очень большое число: 34 700 983 524. Теперь умножьте это число даже на необычайно малое количество массы, такое, какое можно найти в ядре атома, и результат все равно будет чрезвычайно огромным числом. И это число Е, энергия.

По наущению двух физиков-ядерщиков Эйнштейн написал президенту Франклину Д. Рузвельту 2 августа 1939 года, что «чрезвычайно мощные бомбы» нового типа теперь «мыслимы». Историки склонны думать, что письмо сыграло «строго вспомогательную роль» в решении союзных держав использовать ядерный вариант, говорит историк физики Спенсер Уирт. Но тот факт, что Эйнштейн и, косвенно, его уравнение сыграли какую-либо роль, навсегда связал жизненного пацифиста и утописта со способностью человечества уничтожить себя.

Позже Эйнштейн понял, что его оценка способности немецких ученых создать атомную бомбу — мнение, побудившее его написать Рузвельту, — была ошибочной. «Если бы я знал, что эти опасения беспочвенны, — писал он в конце жизни другу, — я бы не стал участвовать в открытии этого ящика Пандоры». Но открыть его теперь было невозможно, чтобы закрыть, как эллиптически, почти поэтически признал сам Эйнштейн еще в августе 1945 года, когда он впервые услышал новости о Хиросиме. «Oh, Weh» — немецкое слово, обозначающее боль. «И это все».

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ГРАВИТАЦИЮ
Видение Эйнштейна человека, падающего с крыши, положило начало великой борьбе

Однажды, когда Эйнштейн работал над уравнениями общей теории относительности, на которые у него ушло восемь лет, он занимался альпинизмом с французско-польским химиком Марией Кюри. По-видимому, не обращая внимания на трещины, а также на ее трудности с пониманием его немецкого, Эйнштейн большую часть времени говорил о гравитации. «Вы понимаете, — сказал ей Эйнштейн, внезапно схватив ее за руку, — мне нужно знать, что именно происходит в лифте, когда он падает в пустоту».

В воображении Эйнштейна человек, подвешенный на полпути между крышей и землей, теперь находился внутри лифта. При определенном стечении обстоятельств у пассажира не было бы возможности узнать, испытывает ли он гравитацию или ускорение вверх. Если бы лифт стоял на поверхности земли, человек почувствовал бы там силу гравитации, которая заставляет падающие объекты ускоряться со скоростью 32 фута в секунду в квадрате. Но если бы лифт разгонялся в глубоком космосе с такой же скоростью, он испытал бы точно такую ​​же нисходящую силу.

Эйнштейн представил луч света, пронизывающий лифт. Если бы лифт поднимался относительно источника света, луч входил бы на определенной высоте с одной стороны лифта и, казалось бы, изгибался на пути к более низкой высоте на противоположной стене. Затем Эйнштейн представил, что лифт неподвижен на поверхности земли.