Содержание
Альберт Эйнштейн кратко | Статья МТИ
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в городе Ульм, на севере Германии в семье владельца компании, продающей электрооборудование. Эйнштейн рос смышлёным ребенком, несмотря на проблемы с речью. Нормально он заговорил к семи годам. Интерес к науке проснулся у него раньше – в возрасте пяти лет.
Отец Альберта показал ему компас.
«Какая сила движет стрелкой? Почему она постоянно показывает в одном направлении?»
удивился ребёнок
Дядя Энштейна – Якоб – тоже повлиял на будущего учёного – привил любовь к математике.
Будучи ребенком, Эйнштейн прочитал книжку об электричестве. Оно тогда только появлялось. Читателю предлагалось представить себя едущим внутри провода телеграфа вместе с сигналом. Не исключено, что уже в то время в голове Эйнштейна зародились первые мысли про его революционную теорию относительности. Открытия учёный делал по принципу: «Если вы что-то не можете объяснить шестилетнему ребёнку, вы сами этого не понимаете».
Школу мальчик недолюбливал. Отношения с учителями были напряжённые. Он спорил с преподавателями, считая, что они много знают и зазнаются. Французский, немецкий, историю, литературу и ботанику будущий учёный игнорировал. Изучал только то, что считал интересным. Гимназию Эйнштейн так и не окончил. Поступить в политехнический институт в Цюрихе ему удалось со второй попытки. Первый раз он завалил предметы по гуманитарной части.
Учёба в институте давалась с трудом. Альберт продолжал спорить с преподавателями, однако всё-таки успешно завершил обучение и получил диплом с присвоением квалификации «Преподаватель». Он работал экспертом в патентном бюро. Несмотря на низкий уровень зарплаты, учёный ценил это место за возможность больше времени уделять разработке собственных научных теорий. С 1901 года Эйнштейн публиковал статьи, которые послужили основой для новых открытий и переворотов.
Через 8 лет А. Эйнштейна пригласили работать профессором университета в Цюрихе. В 1911 г. ему предложили должность в пражском Немецком университете.
В 1912 г. он вернулся в Цюрих и начал преподавать в политехникуме, в котором когда-то учился сам. В 1917 г. Эйнштейн стал первым директором Физического института Общества кайзера Вильгельма по поощрению наук в Берлине.
Альберт Эйнштейн признан символом гениальности, является автором около 300 работ по физике и более 150 книг в области других наук.
Физик-теоретик часто вёл себя неординарно. Например, он выдавал автографы платно. Полученные таким образом средства жертвовал на благотворительность. Учёный никогда не учился плавать. Однако он любил парусный спорт и продолжал заниматься этим как хобби на протяжении всей своей жизни. Для Энштейна было совершенно неважно как он выглядит. Он не любил стричься и расчёсываться, потому что жалел потраченного времени на эти занятия. Наплевательски относился к личной гигиене. Работа поглощала его настолько, что он мог не мыться несколько дней. Друзьям порой приходилось насильно тащить его в душ, чтобы привести в надлежащий вид перед каким-нибудь общественным мероприятием.
Нелюбимый предмет одежды Альберта Эйнштейна: носки. По этому поводу он однажды смешно высказался: «Когда я был молодым, я узнал, что большой палец всегда заканчивается дыркой в носке. Так что я перестал носить носки». Эйнштейн был пожизненным членом клуба Монреальских курильщиков трубок. Он считал, что этот процесс «способствует спокойно и объективно судить о делах человеческих». Когда врачи запретили ему курить, учёный частенько подбирал окурки на улице и с удовольствием их докуривал.
Альберт Энштейн прожил 76 лет (до 1955 года), был дважды женат, и трижды стал отцом. По некоторым источникам у учёного был роман с советской шпионкой Маргаритой Коненковой. При этом физик не разрешал ни одной женщине произносить местоимение «мы», он всегда говорил «я». Рассказывали, что Альберт не выносил, когда рядом находились грустные или раздражённые люди, рассказывающие о проблемах. Не воспринимал неприятности всерьёз. Считал, что от шуток беды «рассасываются». И что их можно перевести из личного плана в общий.
Например, сравнить горе от развода с горем, приносимым народу войной. Он любил уединяться и предпочитал посещать многолюдные мероприятия как можно реже. Его девиз:
«Если сточные воды жизни лижут ступени вашего храма, закройте дверь и засмейтесь… Не поддавайтесь злобе, оставайтесь по-прежнему святым в храме».
Последние 15 лет жизни учёный прожил в США. После смерти выдающегося физика, его мозг извлекли и тут же украли. Патологоанатом Томас Харви оставил орган лично себе, вместо того чтобы предоставить науке. Он разрезал его на 240 кусочков и разослал заинтересовавшимся учёным. Доподлинно неизвестно настаивал Эйнштейн на изучении своего мозга посмертно или разрешение на исследования дал сын гения уже постфактум.
Теория относительности
Существует легенда, что знаменитая теория относительности появилась, когда Энштейн ехал на трамвае и глянул на столб с часами. Учёный представил, что при разгоне трамвая до скорости света, часы для него приостановятся.
Ещё один мыслительный эксперимент, подтверждающий теорию – «парадокс близнецов». Допустим, есть близнецы, один из которых улетает в космос на ракете. Он летит почти со скоростью света, это значит, что время для него замедляется. После возвращения близнеца на Землю оказывается, что он моложе того, кто остался на планете. Из этого следует вывод, что время в разных частях Вселенной идёт по-разному. Чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идёт время.
При достижении скорости света условия для тела меняются: время замедляется, пространство сокращается, а масса растёт. Чем выше скорость, тем больше масса. Чтобы снизить скорость и набрать массу, потребуется больше энергии. Вот и получается знаменитое уравнение или формула Эйнштейна:
E=mc²
В качестве ещё одного доказательства теории относительности, Альберт Эйнштейн предсказал эффект отклонения световых лучей в гравитационном поле. После публикации итогов наблюдений солнечного затмения, которые провела экспедиция астрономов, Эйнштейн проснулся знаменитым.
Броуновское движение
А.Эйнштейн доказал существование атомов (мельчайших химически неделимых частиц вещества) и молекул (мельчайших частиц вещества, которые имеют все его основные химические свойства; молекула может состоять из двух атомов). Он объяснил феномен броуновского движения – беспорядочного движения крошечных частиц в воде (например: пылинок), которые можно разглядеть под микроскопом.
Законы фотоэффекта
До Эйнштейна считали, что свет распространяется в виде волн. Учёный впервые рассмотрел свет в виде крошечных частиц, или порций энергии. За объяснение своей теории фотоэффекта Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию.
Гениальный физик является автором многих патентов на изобретения в различных странах. Среди его главных работ можно выделить следующие: охлаждающую систему, в соавторстве с Лео Сзилардом, систему воспроизведения звука, разработанную вместе с Рудольфом Голдшмидтом и автоматическую камеру с Густавом Баки.
Энштейн является обладателем патента на дизайн блузы.
Без теорий относительности не было бы GPS-навигаторов. Они показывают местоположение на планете с точностью до нескольких метров. Основа системы GPS – 24 спутника в движении над Землёй, в каждом из которых есть часы, работающие с помощью атомной энергии и отсчитывающие время с высокой точностью. Из-за существенного расстояние спутников от планеты, понятия пространства и времени отличаются. С поверхности Земли кажется, что часы идут медленнее из-за движения спутников. Согласно теориям относительности Энштейна, часы на орбите должны опережать часы на земле на 38 микросек/день. Если бы такая мелочь не учитывалась, то показания датчиков менялись со скоростью 10 км/день.
Гений обладал особым способом мышления. Он тренировал в себе умение возвыситься над задачей, посмотреть на неё с разных ракурсов и прийти к креативному решению. Если рассуждения заходили в тупик, Альберт Эйнштейн играл на скрипке и новые теории всплывали в его голове.
«Теория — это когда всё известно, но ничего не работает.
Практика — это когда всё работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает… и никто не знает почему!»
Albert Einstein
Практика — это когда всё работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает… и никто не знает почему!»Энштейн ставил эксперименты выше теорий. Это отличалось от восприятия других учёных его времени. Эксперимент признавали ошибочным, если он не подтверждал общепринятую теорию. Поэтому Альберт мечтал создать одно уравнение, которое объясняло бы как действует всё на свете: от мелких частиц до галактик, и трудился над этим до самой смерти. Но последние наработки уничтожил и их никто так и не увидел.
Эйнштейн не зазнавался, когда на него обрушилась всемирная известность. Однажды он написал своему другу:
«Слава делает меня все глупее и глупее, что, впрочем, вполне обычно. Существует громадный разрыв между тем, что человек собою представляет, и тем, что другие о нём думают или, по крайней мере, говорят вслух. Но все это нужно принимать беззлобно».
Теорию относительности мало кто понимал, но о ней говорили все.
Журналисты записывались к Альберту Эйнштейну в очередь, а фотографы гонялись за ним, чтобы сделать удачные кадры.
Принстонский университет перспективных исследований организовал широкое празднование 72-летие Альберта Энштейна. Событие освещали репортёры ведущих изданий. Именинник был в центре внимания весь вечер и уже собирался уезжать домой. Фотограф поймал лауреата Нобелевской премии в машине и попросил улыбнуться. Раздосадованный назойливым вниманием Альберт Эйнштейн показал язык. В редакции, куда фотограф отправил плёнку, опасаясь скандала, решили узнать мнение про фото у самого Эйнштейна. Учёный не только разрешил публикацию, но и заказал себе несколько экземпляров, которые вручал в качестве подарка знакомым. Именно это изображение входит в топ-10 фотографий XX века.
Помимо глубочайших познаний в физике ученый отличался своеобразным чувством юмора. Ответы на вопросы и шутки Эйнштейна всегда были с подтекстом.
Телефонный номер
Знакомая Альберта Энштейна продиктовала номер, чтобы он ей перезвонил: «Его трудно запомнить – 24361».
«Чего же тут трудного? – ответил ей Эйнштейн. – Две дюжины и 19 в квадрате».
Эйнштейн и Чаплин
Ученый относился с симпатией к Чарли Чаплину и отправил ему телеграмму: «Я восхищен вашим фильмом, который понятен всему миру. Вы, несомненно, станете великим человеком». На что Чаплин ответил: «Я восхищаюсь вами ещё больше! Ваша теория относительности непонятна никому в мире, и, тем не менее, вы всё-таки стали великим человеком».
Наследственность
На мероприятии к учёному прицепилась юная леди и предложила вступить с ним в интимную связи, чтобы завести общих детей. Она щебетала: «Вы представляете, дорогой, что они будут также умны, как вы, и также красивы, как я!» Эйнштейн вежливо отстранился от неё и задумчиво сказал: «Это, конечно, прекрасно! А вдруг получится наоборот?»
Эйнштейн и королева
На приёме у короля Бельгии после чайной церемонии состоялся небольшой любительский концерт, в котором принимала участие королева Бельгии. После концерта Энштейн подошёл к ней: «Ваше величество, вы играли превосходно! Скажите, для чего Вам ещё профессия королевы?»
Великие мысли
Один бойкий журналист, с записной книжкой и карандашом в руках, спросил Эйнштейна: «У вас есть блокнот для записей, куда вы фиксируете свои великие мысли?» «Молодой человек! – обратился к нему Альберт.
– По-настоящему великие мысли приходят в голову так редко, что их нетрудно и запомнить».
Эйнштейн в гостях
В гостях у супругов Кюри, Энштейн заметил, что на соседние с ним кресла никто не садится. Он обратился к хозяину Жолио-Кюри: «Сядьте около меня, Фредерик! А то мне кажется, что я присутствую на заседании Прусской академии наук!».
Трудности докладчика
По окончании конференции, в рамках которой Энштейн делал доклад, его спросили: «Что на конференции оказалось самым трудным?». Эйнштейн ответил: «Самая большая трудность заключалась в том, чтобы разбудить слушателей, заснувших после выступления председателя, представлявшего меня аудитории».
Кто совершает гениальные открытия?
На лекции Эйнштейна спросили, как появляются изобретения, которые меняют мир. Он ненадолго задумался и ответил: «Допустим, что все образованные люди знают, что что-то невозможно сделать. Однако находится один невежда, который этого не знает. Он-то и делает открытие!».
Осадки
Как-то раз Эйнштейн был в гостях, на улице начался дождь.
Уходящему учёному хозяева предложили шляпу, но тот отказался: «Зачем мне шляпа? Я знал, что будет дождь, и потому не взял свою шляпу. Ведь очевидно, что шляпа будет сохнуть намного дольше, чем мои волосы».
Биография гения впечатляет.
Энштейн считал, что есть только два способа прожить жизнь:
- Так, будто чудес вообще не бывает.
- Будто все в жизни чудо.
Согласны ли вы с высказыванием Альберта Эйнштейна?
Наследие Альберта Эйнштейна
Наследие Альберта Эйнштейна
3. Космическая загадка
Часть 1 «Потрясения атомного масштаба»
и
часть 2 «От гирокомпаса к магнетизму» см. в № 44,
45/04. – Ред.
В 1917 г. при попытке согласовать свою
новую теорию тяготения – общую теорию
относительности – с существовавшим в то время
ограниченным пониманием строения и эволюции
Вселенной, Альберт Эйнштейн столкнулся с
серьёзной трудностью.
Как и большинство его
современников, Эйнштейн был убежден, что
Вселенная должна быть статичной, т.е. не может ни
расширяться, ни сжиматься, но это желанное
состояние покоя притиворечило уравнениям
гравитации, которые он сам же и вывел. В отчаянной
попытке устранить противоречие Эйнштейн добавил
в свои уравнения дополнительный, взятый «с
потолка», космологический член, чтобы
уравновесить тяготение и получить статическое
решение уравнений.
Двенадцатью годами позже американский
астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что наша
Вселенная совсем не статична. Он нашёл, что
удалённые галактики быстро разлетаются от нашей
собственной, причём скорость разлёта
пропорциональна расстоянию до этих галактик. Для
описания расширяющейся Вселенной
космологический член был не нужен, поэтому
Эйнштейн отказался от него. Русско-американский
физик Георгий Антонович Гамов отмечает в своей
автобиографии: «Когда я обсуждал с Эйнштейном
космологические проблемы, он заметил, что
добавление в уравнения космологического члена
было самой большой ошибкой в его жизни».
Однако за последние шесть лет
выяснилось, что космологический член, правда,
именуемый теперь космологической постоянной,
вновь начинает играть центральную роль в физике
ХХI в. Правда, мотивы возрождения этой постоянной
весьма далеки от первоначальных идей Эйнштейна.
Новая версия космологической постоянной
возникла как следствие недавних наблюдений
ускоренно расширяющейся Вселенной и, как ни
удивительно, принципов квантовой механики – той
ветви физики, к которой Эйнштейн, как хорошо
известно, относился резко отрицательно. Теперь
же многие физики полагают, что космологический
член представляет собой ключ к выходу за рамки
теории Эйнштейна, к более глубокому пониманию
пространства-времени, тяготения и, возможно,
квантовой теории, объединяющей тяготение с
другими фундаментальными силами природы. Ещё
рано говорить о том, каков будет окончательный
«приговор», но, похоже, что он изменит наши
представления о Вселенной.
Рождение константы
Общая теория относительности возникла
как результат продолжавшегося десять лет
стремления Эйнштейна довести до конца развитие
высказанной им в 1907 г. фундаментальной идеи об
эквивалентности тяготения и ускоренного
движения. В соответствии с хорошо известным
мысленным экспериментом Эйнштейна физические
законы внутри кабины лифта, покоящегося в
однородном гравитационном поле напряжённостью g,
в точности совпадают с физическими законами
внутри лифта, движущегося в пустом пространстве
с постоянным ускорением g.
Эйнштейн находился под сильным
влиянием философских идей австрийского физика
Эрнста Маха, отрицавшего существование
абсолютной системы отсчёта в
пространстве-времени. В ньютоновской физике
инерция означает свойство тела продолжать
движение с постоянной скоростью, пока на тело не
начинает действовать сила.
Понятие постоянной
скорости требует определения инерциальной (т.е.
неускоренной) системы отсчёта. Но относительно
чего должна быть система неускоренной? Ньютон
постулировал существование абсолютного
пространства, неподвижной системы отсчёта,
определяющей все локальные инерциальные
системы. Однако Мах предположил, что
инерциальные системы определяются
распределением материи во Вселенной, и общая
теория относительности Эйнштейна согласуется с
этим представлением.
Теория Эйнштейна была первой
концепцией тяготения, которая давала какую-то
надежду на построение самосогласованной картины
Вселенной в целом. Она позволила описать не
только то, как тела движутся сквозь пространство
и время, но и как динамически эволюционируют сами
пространство и время. Пытаясь описать Вселенную
с помощью своей новой теории, Эйнштейн искал
такое решение, которое было бы конечным,
статичным и удовлетворяло принципу Маха
(например, конечное распределение вещества,
блуждающего в пустоте, по-видимому, не
удовлетворяет маховскому представлению о том,
что материя с необходимостью определяет
свойства пространства).
Три перечисленных
предубеждения заставили Эйнштейна включить в
уравнения космологический член, чтобы построить
статическое решение, которое было бы конечным и
при этом не имело бы границ. Его вселенная была
замкнута, как поверхность воздушного шара. С
физической точки зрения влияние
космологического члена не должно наблюдаться в
масштабах Солнечной системы, но на больших
масштабах этот член должен порождать
космическое отталкивание, которое
противодействует гравитационному притяжению
далёких тел.
Однако энтузиазм Эйнштейна по поводу
космологического члена быстро угас. В 1917 г.
голландский космолог Виллем де Ситтер показал,
что можно получить решение уравнений Эйнштейна с
космологическим членом даже при отсутствии
материи. Такой результат находился в серьёзном
противоречии с идеями Маха. Позднее было
показано, что такая модель нестатична. В 1922 г.
русский физик Александр Александрович Фридман
построил модели расширяющейся и сжимающейся
вселенных, не требовавших присутствия
космологического члена в уравнениях.
А в 1930 г.
британский астрофизик Артур Эддингтон показал,
что вселенная Эйнштейна была на самом деле
нестатичной: тяготение и антитяготение,
вызванное космологическим членом, были
настолько ненадёжно сбалансированы, что любые
малые возмущения неизбежно приводили бы к
неудержимо быстрому расширению или сжатию. В 1931
г. с учётом надёжно установленного Хабблом
расширения Вселенной Эйнштейн публично
отказался от космологического члена как от
«теоретически неудовлетворительного».
Открытие Хаббла позволило избавиться
от противодействующего тяготению
космологического члена. В расширяющейся
Вселенной тяготение просто замедляет
расширение. Но тогда возникает вопрос: является
ли тяготение достаточно сильным, чтобы рано или
поздно остановить расширение и заставить
Вселенную сжиматься, или Вселенная будет
расширяться вечно? В моделях Фридмана ответ на
этот вопрос связан со средней плотностью материи
во Вселенной: в случае большой плотности
вселенная когда-нибудь начнёт коллапсировать, а
при малой плотности она будет расширяться вечно.
Эти два режима разделены Вселенной с критической
плотностью, которая всё время расширяется с
уменьшающейся скоростью. Поскольку в теории
Эйнштейна средняя кривизна вселенной связана с
её средней плотностью, наша участь оказывается
связанной с геометрией. Кривизна вселенной с
большой плотностью материи положительна, как
поверхность воздушного шара, кривизна вселенной
с малой плотностью отрицательна, как поверхность
седла, а вселенная с критической плотностью
пространственно плоская. Таким образом,
космологи пришли к убеждению, что, определив
геометрию Вселенной, можно будет узнать её
окончательную судьбу.
Энергия ничего
На последующие шесть десятилетий
космологический член был устранён из космологии
(за исключением краткого периода в 40-х гг., когда
он возник в рамках теории стационарной
вселенной, которая была безусловно опровергнута
в конце 60-х гг.
). Но самое удивительное в истории
космологического члена то, что, даже если бы
Эйнштейн не включил его в свои уравнения в спешке
вслед за созданием общей теории относительности,
мы должны были бы сделать это сейчас, т.к. поняли,
что присутствие этого члена неизбежно. В новом
воплощении космологический член возникает не из
теории относительности, определяющей законы
природы в самых больших масштабах, а из квантовой
механики, описывающей эти законы на самых малых
расстояниях.
Это новое понимание смысла
космологического члена весьма отличается от
того, которое подразумевал Эйнштейн. Его
исходное уравнение
связывает кривизну пространства Gmn с
распределением материи и энергии Tmn, где G –
ньютоновская постоянная, характеризующая
интенсивность гравитационного взаимодействия.
Когда Эйнштейн добавил космологический член, он
поместил его в левую часть своего уравнения,
считая, что этот член описывает свойство самого
пространства-времени.
Но если перенести
космологический член в правую часть уравнения,
он приобретает радикально иной смысл, который и
принят сегодня. Этот член теперь представляет
новую, удивительную форму плотности энергии,
которая остаётся постоянной даже при расширении
Вселенной и обладает свойством антигравитации,
т.е. отталкивания, а не притяжения.
Из лоренц-инвариантности –
фундаментальной симметрии, связанной как с
частной, так и с общей теориями относительности,
– вытекает, что плотность энергии такого типа
может иметь только пустое пространство. С этой
точки зрения космологический член выглядит ещё
более удивительным. Если спросить кого-то, чему
равна энергия пустого пространства, большинство
ответит: «Нулю». Такой ответ – единственный
интуитивно приемлемый.
Увы, законы квантовой механики весьма
далеки от интуитивно понятных утверждений. На
очень малых расстояниях, когда квантовые эффекты
становятся важными, даже пустое пространство не
является на самом деле пустым: из вакуума
постоянно рождаются виртуальные пары
частица–античастица и, пролетев небольшое
расстояние, опять исчезают, причём происходит
всё это за ничтожные интервалы времени, не
позволяющие непосредственно наблюдать эти
процессы.
Однако косвенные проявления этого
явления очень важны и могут быть измерены.
Например, виртуальные частицы влияют на спектр
атома водорода, это влияние можно рассчитать, и
расчёт подтверждается измерениями.
Если принять эту картину, мы должны
быть готовы к рассмотрению возможности, что эти
виртуальные частицы могут заполнять пустое
пространство с ненулевой плотностью энергии.
Таким образом, квантовая механика приводит не к
возможности, а к обязательности рассмотрения
космологического члена. Его нельзя отбросить как
«теоретически неудовлетворительный». Проблема
же заключается в том, что все вычисления и оценки
энергии пустого пространства дают абсурдно
большие значения – на 55–120 порядков величины
больше, чем энергия всего вещества и излучения в
наблюдаемой Вселенной. Если бы плотность энергии
вакуума была столь большой, вся материя
Вселенной немедленно разлетелась бы во все
стороны.
Эта проблема была бельмом на глазу для
всех теоретиков в течение последних 30 лет. В
принципе, её могли заметить ещё в 1930-е гг., когда
впервые стали вычислять эффекты, вызываемые
виртуальными частицами. Но во всех разделах
физики, кроме тех, которые связаны с тяготением,
абсолютная энергия системы несущественна –
имеют значение только разности между энергиями
состояний (например, разность между энергиями
основного и возбуждённого состояний атома). Если
ко всем этим энергиям добавить постоянную
величину, она всё равно сокращается в разности,
поэтому такой постоянной можно легко пренебречь.
Кроме того, в те времена лишь очень небольшое
число физиков воспринимало космологию
достаточно серьёзно для того, чтобы применять к
ней квантовую теорию.
Однако общая теория относительности
утверждает, что все формы энергии, даже энергия
ничего, действуют как источник тяготения.
В конце
1960-х гг. русский физик Яков Борисович Зельдович
понял важность этой проблемы и сделал первые
оценки плотности энергии вакуума. С тех пор
теоретики многократно пытались понять, почему их
вычисления приводят к столь абсурдно большим
значениям. По-видимому, рассуждали они,
существует какой-то неизвестный ещё механизм,
который должен сокращать большую часть
вакуумной энергии, если вообще не всю эту
энергию. Действительно, теоретики предположили,
что самым приемлемым значением плотности
энергии вакуума является нуль, – даже квантовое
ничто не должно ничего весить. До тех пор, пока
теоретики в уголках своего сознания держали
возможность существования подобного механизма
сокращения, они могли отложить проблему
космологического члена на задний план. Хотя
проблема пленяла воображение, её можно было
игнорировать. Однако в эту историю вмешалась
природа.
Всё назад
Первое убедительное свидетельство
того, что дело обстоит не так просто, было
получено в результате измерений замедления
скорости расширения Вселенной.
Напомним, что, как
показал Хаббл, относительные скорости удалённых
галактик пропорциональны их расстоянию до нашей
Галактики. С точки зрения общей теории
относительности закон Хаббла есть следствие
расширения самого пространства, и это расширение
должно постепенно замедляться благодаря
гравитационным силам притяжения. Но т.к. очень
далёкие галактики видны такими, какими они были
миллиарды лет тому назад, замедление расширения
должно привести к отклонению от линейного закона
Хаббла – самые далёкие галактики должны
разбегаться быстрее, чем это предсказывает закон
Хаббла. Таким образом, проблема состоит в том,
чтобы аккуратно определить расстояния до
удалённых галактик и их скорости.
Для таких измерений нужно найти так
называемые стандартные свечи, т.е. объекты
известной собственной светимости, достаточно
яркие для того, чтобы видеть их на далёких
расстояниях. Прорыв в этих исследованиях
произошел в 1990-е гг.
, когда удалось откалибровать
сверхновые типа Iа, которые представляют собой
термоядерные взрывы белых карликов массой
порядка 1,4 массы Солнца. Две группы учёных, одна
во главе с Солом Перльмуттером из Национальной
лаборатории им. Лоуренса в Беркли, другая – во
главе с Брайаном Шмидтом из обсерватории на горе
Штромло, решили измерить замедление расширения
Вселенной, используя этот тип сверхновых. В
начале 1988 г. обе группы объявили об ошеломляющем
открытии: в течение последних 5 млрд лет
расширение Вселенной ускоряется, а не
замедляется! С тех пор свидетельства в пользу
космического ускорения ещё больше укрепились и
подтвердили не только наличие современной
ускоряющейся фазы расширения, но и то, что ей
предшествовала фаза замедления расширения.
Однако данные по сверхновым – не
единственное свидетельство существования новой
формы энергии, разгоняющей космическое
расширение.
Наиболее точная картина ранней
Вселенной получается из наблюдений космического
фона микроволнового излучения [в России принято
говорить о реликтовом излучении. – Прим. пер.].
Это излучение осталось от эпохи Большого взрыва
и определяло свойства Вселенной вплоть до
возраста 400 000 лет. В 2000 г. были проведены
достаточно точные измерения угловых размеров
вариаций реликтового излучения по небосводу,
которые позволили исследователям установить,
что геометрия Вселенной плоская. Это открытие
было подтверждено и данными, полученными
специальным космическим аппаратом –
Исследователем анизотропии микроволнового фона
им. Уилкинсона (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – WMAP), а также
другими наблюдениями.
Для того, чтобы пространственная
геометрия вселенной была плоской, необходимо,
чтобы средняя плотность материи в ней строго
равнялась критической плотности. Однако
многочисленные измерения количества всех форм
материи, включая холодную тёмную материю –
предполагаемое скопление медленно движущихся
частиц, которые не испускают света, но способны к
гравитационному притяжению, – показали, что
материя обеспечивает только 30% критической
плотности.
Таким образом, если вселенная плоская,
то требуется какая-то другая форма равномерно
распределённой энергии, которая не оказывает
никакого наблюдаемого влияния на локальные
сгущения материи, но при этом вносит недостающие
70% в плотность материи. Энергия вакуума или что-то
очень похожее приводит в точности к такому
результату.
Наконец, есть и третье соображение
относительно того, что космическое ускорение
было потерянным куском космологической загадки.
В течение двух десятков лет основным объяснением
структуры Вселенной была идея инфляции и
гипотеза о существовании холодной тёмной
материи. Теория инфляции утверждает, что в самые
первые мгновения Вселенная испытала чудовищное
расширение, сгладившее все неоднородности,
сделавшее геометрию плоской и выплеснувшее
квантовые флуктуации плотности энергии из
областей субатомных размеров в области
космических размеров.
Это событие привело к
слегка неоднородному распределению материи,
которое, в свою очередь, привело к вариациям
реликтового излучения и наблюдаемым структурам
теперешней Вселенной. Образование этих структур
определяется тяготением холодной материи,
намного превышающим тяготение обычной материи.
В середине 1990-х гг. эта парадигма
подверглась серьёзным изменениям, вызванным
новыми наблюдательными данными. Предсказанный
уровень объединения материи в галактики
отличался от наблюдаемого. Хуже того,
предсказанный возраст Вселенной был меньше, чем
возраст самых старых звёзд. В 1995 г. авторы данной
статьи отметили, что эти противоречия снимаются,
если плотность энергии вакуума составляет
примерно две трети критической плотности. (Такая
модель сильно отличается от замкнутой вселенной
Эйнштейна, в которой плотность, отвечающая
космологическому члену, равна половине
плотности материи.
) С учётом переменчивой
истории энергии вакуума наше предположение было
по меньшей мере побуждающим к размышлениям.
Десятью годами спустя все детали
картины согласовались друг с другом. Помимо
объяснения происходящего сейчас космического
ускорения и предшествовавшего периода
замедления, возрождённый космологический член
сдвинул возраст Вселенной почти до 14 млрд лет
(что превышает возраст самых старых звёзд) и
добавил ровно столько, сколько требуется,
энергии для того, чтобы плотность Вселенной
стала равной критической плотности. Однако
физики до сих пор не знают, является ли эта
энергия действительно энергией квантового
вакуума. Важность установления причины
космического ускорения придала новый импульс
попыткам проквантовать энергию вакуума.
Проблема определения того, сколько весит ничто,
уже не может быть оставлена грядущим поколениям.
И сейчас эта загадка кажется ещё более
запутанной, чем тогда, когда физики пытались
развить теорию, в рамках которой энергия вакуума
уменьшалась.
Теперь же теоретики должны
объяснить, почему энергия вакуума должна быть
ненулевой, но настолько маленькой, чтобы её
влияние на космос оказалось существенным только
несколько миллиардов лет тому назад.
Конечно, для учёного нет более
захватывающего дела, чем разгадывать загадку
такого масштаба, богатства следствий и важности.
В своё время Эйнштейн пришёл к общей теории
относительности, рассматривая несовместимость
частной теории относительности и ньютоновской
теории тяготения. В наши дни физики уверены, что
теория Эйнштейна неполна, поскольку она не
способна самосогласованным образом включить
законы квантовой механики. Космологические
наблюдения способны пролить свет на
фундаментальную связь между тяготением и
квантовой механикой. Путь Эйнштейну указала
эквивалентность ускоренно движущихся систем
отсчёта и тяготения. Возможно, другой тип
ускорения – космический разгон – укажет путь
сегодня.
Теоретики уже высказали ряд идей о том,
как это могло бы произойти.
Супермир
Теория струн, которую сейчас часто
называют М-теорией, рассматривается многими
физиками как многообещающий подход к
объединению квантовой механики и тяготения. Одна
из основных идей, лежащих в основе этой теории,
называется суперсимметрией (СУСИ). Это симметрия
между частицами, имеющими полуцелый спин
(фермионы типа кварков и лептонов) и целый спин
(бозоны типа фотонов, глюонов и других
переносчиков взаимодействий). В мире, в котором
СУСИ строго выполняется, частица и её
суперпартнёр должны иметь равные массы;
например, суперсимметричный электрон (его
называют сэлектрон) имел бы ту же массу, что и
обычный электрон, и т.п. Кроме того, можно
доказать, что в таком супермире квантовое ничто
ничего не весит, т.е. энергия вакуума должна
равняться нулю.
Однако мы знаем, что в реальном мире не
существует сэлектрона той же массы, что и
электрон, иначе эти частицы были бы уже давно
обнаружены на ускорителях частиц.
(Теоретики
полагают, что суперпартнёры частиц в миллионы
раз тяжелее электронов, для их открытия нужны
более мощные ускорители, чем существующие.)
Поэтому СУСИ должна быть нарушенной симметрией,
откуда следует, что квантовое ничто должно всё же
сколько-то весить.
Физики разработали модели нарушенной
симметрии, приводящие к плотности энергии
вакуума, которая на много порядков величины
меньше, чем сделанные ранее абсурдно большие
оценки. Однако даже эта теоретически полученная
плотность много больше той, на которую указывают
космологические наблюдения. Недавно учёные
заметили, что М-теория допускает существование
почти бесконечного числа решений. Хотя почти все
эти возможные решения действительно приводят к
слишком большому значению энергии вакуума,
существуют и такие, в которых энергия вакуума
мала и соответствует той, которая реально
наблюдается.
Другой отличительной чертой теории
струн является наличие дополнительных
измерений.
Современная теория добавляет к
обычным трём пространственным измерениям ещё
шесть или семь, причём все они ненаблюдаемы.
Такая конструкция позволяет рассмотреть другой
подход к объяснению космического ускорения.
Группа Георгия Двали из Нью-Йоркского
университета предположила, что проявление
дополнительных измерений может выглядеть как
дополнительное слагаемое в полевых уравнениях
Эйнштейна, которое приводит к ускоренному
расширению Вселенной. Этот подход противоречит
долголетним ожиданиям: в течение десятилетий
предполагалось, что та область, в которой следует
искать различия между общей теорией
относительности и той теорией, которая придёт ей
на смену, находится на малых, а не на космических
расстояниях. Проект Двали бросает вызов: если он
верен, то первый вестник нового понимания
космоса будет обнаружен на самых больших
расстояниях.
Возможно, что объяснение космического
ускорения не будет иметь никакого отношения к
решению загадочной малости космологического
члена или к тому, как можно расширить теорию
Эйнштейна, чтобы она включала квантовую
механику.
Общая теория относительности
утверждает, что тяготение тела пропорционально
сумме плотности энергии и утроенного
внутреннего давления. Любая форма энергии с
большим отрицательным давлением (примером может
служить давление, которое сдувает надутый шарик
вместо того, чтобы раздувать его) будет обладать
свойством антигравитации. Поэтому космическое
ускорение может просто свидетельствовать о
наличии необычной формы энергии, названной
тёмной энергией, которая не предсказывается ни
квантовой механикой, ни теорией струн.
Геометрия против судьбы
В любом случае открытие космического
ускорения навсегда изменило наши представления
о будущем. Наша судьба уже не связана с
геометрией пространства. Если мы допускаем
существование энергии вакуума или чего-то
подобного, возможны любые сценарии. Плоская
Вселенная, в которой доминирует положительная
энергия вакуума, будет расширяться вечно со всё
большей скоростью.
Если же доминирует
отрицательная энергия вакуума, Вселенная рано
или поздно начнёт сжиматься. Если же тёмная
энергия не имеет никакого отношения к вакууму, то
её влияние на будущее расширение Вселенной
неопределённо. Возможно, что в противоположность
космологической постоянной плотность тёмной
энергии с течением времени увеличивается или
уменьшается. Если плотность увеличивается,
космическое ускорение разлёта будет расти,
разрывая за конечное время на куски галактики,
солнечные системы, планеты и атомы (именно в
таком порядке). Но если плотность уменьшается,
Вселенная может начать коллапсировать. Мы
показали в своей работе, что, если детально
неизвестно происхождение той энергии, которая
сейчас определяет ускорение разлёта, никакой
набор космологических наблюдений не способен
точно установить окончательную судьбу
Вселенной.
Чтобы разрешить загадку, нам нужна
фундаментальная теория, позволяющая предсказать
и каталогизировать гравитационное воздействие
каждого в отдельности возможного вклада в
энергию пустого пространства.
Иными словами,
судьбу Вселенной определяет физика пустоты!
Поиск решения может потребовать новых измерений
космического расширения и образующихся в
процессе расширения структур. К счастью, многие
эксперименты уже запланированы, в том числе
запуск космического телескопа для наблюдения
далёких сверхновых, а также постройка телескопов
на Земле и в космосе для исследования тёмной
энергии по её влиянию на эволюцию
крупномасштабной структуры Вселенной.
Наши знания о физическом мире обычно
развиваются в атмосфере плодотворного
недоумения. Желание рассеять туман, покрывавший
неизведанное, побудило Эйнштейна рассмотреть
космологический член, что было отчаянной
попыткой построить статическую маховскую
Вселенную. Сегодня недоумение, вызванное
открытием космического ускорения, заставляет
физиков исследовать каждую возможную дорожку к
пониманию природы той энергии, которая управляет
разгоном Вселенной.
Хорошая новость состоит в
том, что, хотя многие дороги могут привести в
тупик, решение этой глубокой и запутанной
загадки может в конце концов помочь объединить
тяготение с другими силами природы. Именно это
было заветной мечтой Эйнштейна.
Л.Краусс, М.Тёрнер,
Scientific American, 2004, Sept., Special Issue, p. 52–59.
Cокр. пер. с англ. А.В.Беркова
Продолжение в № 5
Как общая теория относительности Эйнштейна убила здравый смысл в физике
Гравитация связывает наши тела с планетой Земля, но не определяет пределы парящего человеческого разума. В ноябре 1915 года — ровно столетие назад — это подтвердилось, когда Альберт Эйнштейн в серии лекций в Прусской академии наук представил теорию, которая произвела революцию в нашем взгляде на гравитацию — и на саму физику.
В течение двух столетий удивительно простая и элегантная теория всемирного тяготения Ньютона, казалось, хорошо объясняла этот вопрос.
Но, как и в случае с физикой, простота больше не подходит.
Отправной точкой Эйнштейна для общей теории относительности была его специальная теория относительности, опубликованная в 1905 году. Она объясняла, как сформулировать законы физики в отсутствие гравитации. В центре обеих теорий находится описание пространства и времени, которое отличается от того, что предлагает здравый смысл.
Теории объясняют, как интерпретировать движение между разными местами, которые движутся с постоянной скоростью относительно друг друга, а не относительно некоего вида абсолютного эфира (как предполагал Ньютон). Хотя законы физики универсальны, говорится в нем, разные зрители будут видеть время событий по-разному в зависимости от того, насколько быстро они движутся. Событие, которое, если смотреть с Земли, может занять 1000 лет, может показаться кому-то в космическом корабле, летящем с огромной скоростью, всего за секунду.
В центре теории Эйнштейна находится тот факт, что скорость света не зависит от движения наблюдателя, который измеряет скорость.
Это странно, потому что здравый смысл подсказывает, что если вы сядете в вагон рядом с железнодорожным полотном, проходящий мимо поезд покажется вам движущимся гораздо быстрее, чем если бы вы следовали за ним в том же направлении. Однако, если вместо этого вы сидите и смотрите на проходящий луч света, он будет двигаться одинаково быстро, независимо от того, следите вы за ним или нет — явный признак того, что со здравым смыслом что-то не так.
Специальная и общая теории относительности Эйнштейна.
Смысл этой теории в том, что нам нужно отказаться от идеи, что существует универсальное время, и признать, что время, регистрируемое часами, зависит от их траектории, когда они движутся по вселенной. Это также означает, что время течет медленнее, когда вы движетесь быстро, а это означает, что близнец, отправляющийся в космос, будет стареть медленнее, чем его брат или сестра на Земле. Этот «парадокс близнецов» может показаться математической причудой, но на самом деле он был экспериментально подтвержден в 1919 году.
71 в эксперименте с атомными часами на коммерческих рейсах.
Специальная теория относительности работает только для инерциальных систем отсчета, движущихся относительно друг друга, если они движутся с постоянной скоростью — она не может описать, что происходит, если они ускоряются. Эйнштейн задавался вопросом, как расширить его, чтобы включить такое ускорение и учесть гравитацию, которая вызывает ускорение и, в конце концов, присутствует повсюду.
Он понял, что эффект гравитации исчезает, если не пытаться его преодолеть. Он представил людей в лифте, трос которого оборвался при свободном падении, и понял, что, поскольку объекты будут либо плавать неподвижно, либо с постоянной скоростью, люди не будут чувствовать гравитацию. Но сегодня мы знаем, что это правда, поскольку мы сами видели это у людей на международной космической станции. В обоих случаях нет сил, противодействующих действию гравитации, и люди не испытывают гравитации.
Искривленное пространство-время.
Мопик
Эйнштейн также понял, что эффект гравитации такой же, как эффект ускорения; при движении на высокой скорости нас отталкивает назад, как если бы гравитация притягивала нас. Эти две подсказки привели Эйнштейна к общей теории относительности. В то время как Ньютон рассматривал гравитацию как силу, распространяющуюся между телами, Эйнштейн описал ее как псевдосилу, возникающую из-за того, что вся переплетенная ткань пространства и времени огибает массивный объект.
Сам Эйнштейн говорил, что его путь был далеко не легким. Он писал, что «за всю свою жизнь я почти не трудился так усердно и проникся большим уважением к математике, тонкую часть которой я по своему простодушию до сих пор считал чистой роскошью».
Как только Эйнштейн открыл общую теорию относительности, он понял, что она объясняет неспособность теории Ньютона объяснить орбиту Меркурия. Орбита не совсем круглая, а это означает, что есть точка, в которой она находится ближе всего к Солнцу.
Теория Ньютона предсказывает, что эта точка неподвижна, но наблюдения показывают, что она медленно вращается вокруг Солнца, и Эйнштейн обнаружил, что общая теория относительности правильно описывает вращение.
Общая теория относительности Эйнштейна.
«Я был вне себя от радостного волнения», — писал он несколько месяцев спустя. С тех пор общая теория относительности успешно прошла множество наблюдательных проверок.
Вы используете общую теорию относительности всякий раз, когда вызываете систему GPS для определения своего положения на поверхности Земли. Эта система излучает радиосигналы от 24 спутников, а GPS-приемник в вашем телефоне или автомобиле анализирует три или более таких сигналов, чтобы определить ваше положение с помощью общей теории относительности. Если бы вы воспользовались теорией Ньютона, система GPS дала бы неверное положение.
Но в то время как общая теория относительности хорошо описывает физический мир в больших масштабах, квантовая механика оказалась наиболее успешной теорией для крошечных частиц, таких как те, из которых состоит атом.
Как и теории относительности, квантовая механика противоречит интуиции. Возможно ли объединить их, еще предстоит выяснить, но вряд ли это вернет здравый смысл в физику.
Сто лет назад общая теория относительности Эйнштейна сбила с толку прессу и общественность | Наука
После того, как две экспедиции по изучению затмений подтвердили общую теорию относительности Эйнштейна, ученый стал международной знаменитостью.
Архив The New York Times / Фотоиллюстрация Шейлин Эспозито
Когда начался 1919 год, Альберт Эйнштейн был практически неизвестен за пределами мира профессиональных физиков. Однако к концу года его имя стало нарицательным во всем мире. Ноябрь 1919 года стал месяцем, когда Эйнштейн превратился в «Эйнштейна», положив начало превращению бывшего патентного клерка в международную знаменитость.
6 ноября ученые на совместном заседании Лондонского королевского общества и Королевского астрономического общества объявили, что измерения, проведенные во время полного солнечного затмения ранее в том же году, подтверждают смелую новую теорию гравитации Эйнштейна, известную как общая теория относительности.
Газеты с энтузиазмом подхватили эту историю. «Революция в науке», — вопила лондонская « Times »; «Ньютоновские идеи ниспровергнуты». Несколькими днями позже номер New York Times получил шестиуровневый заголовок — редкость для научной статьи. «Огни в небе искривлены», — гласил главный заголовок. Чуть ниже: «Торжество теории Эйнштейна» и «Звезды не там, где они казались или должны были быть, но никому не о чем беспокоиться».
Эйнштейн и его, казалось бы, непостижимая теория останутся в центре внимания на всю оставшуюся жизнь. Как он заметил другу в 1920 году: «В настоящее время каждый кучер и каждый официант спорят о том, верна ли теория относительности». В Берлине представители публики толпились в классе, где преподавал Эйнштейн, к ужасу студентов, плативших за обучение. А потом он завоевал Соединенные Штаты. В 1921 году, когда пароход Rotterdam прибыл в Хобокен, штат Нью-Джерси, с Эйнштейном на борту, его встретили около 5000 ликующих жителей Нью-Йорка.
Репортеры на небольших лодках подъехали к кораблю еще до того, как он пришвартовался. Еще более вопиющий эпизод разыгрался десятилетие спустя, когда Эйнштейн прибыл в Сан-Диего по пути в Калифорнийский технологический институт, где ему предложили временную должность. На пристани Эйнштейна встретила не только обычная толпа репортеров, но и ряды ликующих студентов, выкрикивающих имя ученого.
Интенсивная общественная реакция на Эйнштейна уже давно заинтриговала историков. Конечно, кинозвезды всегда вызывали восхищение, и 40 лет спустя мир оказался бы погруженным в битломанию — но физик? Ничего подобного никогда не видели раньше, и — за исключением Стивена Хокинга, который испытал более мягкую форму знаменитости — его не видели и с тех пор.
С годами появилось стандартное, хотя и неполное, объяснение того, почему мир сошел с ума из-за физика и его работы: после ужасной глобальной войны — конфликта, приведшего к падению империй и унесшего миллионы жизней — люди отчаянно нуждались в чем-то воодушевляющем, в чем-то, что стояло бы выше национализма и политики.
Эйнштейн, родившийся в Германии, был гражданином Швейцарии, живущим в Берлине, евреем, пацифистом и теоретиком, чьи работы были подтверждены британскими астрономами. И это была не просто теория, а та, которая двигала или, казалось, двигала звезды. После многих лет окопной войны и хаоса революции теория Эйнштейна появилась как вспышка молнии, вернув мир к жизни.
Несмотря на мифологичность этой истории, в ней есть доля правды, говорит Диана Кормос-Бухвальд, историк науки из Калифорнийского технологического института, директор и главный редактор проекта Einstein Papers Project. Сразу же после войны мысль о том, что немецкий ученый — немец что-нибудь — получил одобрение британцев, была поразительной.
«Немецкие ученые были в подвешенном состоянии, — говорит Кормос-Бухвальд. «Их не приглашали на международные конференции; им не разрешалось публиковаться в международных журналах. Удивительно, как Эйнштейн решает эту проблему. Он использует свою известность, чтобы восстановить контакты между учеными из бывших враждебных стран».
Заголовок в New York Times о недавно подтвержденной общей теории относительности Эйнштейна от 10 ноября 1919 года.
Архивы New York Times / Дэн Фальк
В то время, добавляет Кормос-Бухвальд, идея известного ученого была необычной. Мария Кюри была одним из немногих широко известных имен. (К 1911 году у нее уже было две Нобелевские премии; Эйнштейн не получил свою до 1922 года, когда ему задним числом была присуждена премия 1921 года.) Однако в Великобритании также было что-то вроде знаменитого ученого в лице сэра Артура Эддингтона, астронома кто организовал экспедиции затмения для проверки общей теории относительности. Эддингтон был квакером и, как и Эйнштейн, был противником войны. Что еще более важно, он был одним из немногих людей в Англии, которые понимали теорию Эйнштейна и осознавали важность ее проверки.
«Эддингтон был великим популяризатором науки в Великобритании. Он был Карлом Саганом своего времени», — говорит Марсия Бартусяк, научный автор и профессор программы научного письма Массачусетского технологического института.
«Он сыграл ключевую роль в привлечении внимания средств массовой информации к Эйнштейну».
Славе Эйнштейна также способствовало то, что его новая теория была представлена как своего рода матч в клетке между ним самим и Исааком Ньютоном, портрет которого висел в том самом зале Королевского общества, где было объявлено о триумфе теории Эйнштейна.
«Всем известен образ яблока, якобы падающего на голову Ньютона», — говорит Бартусяк. «А здесь был немецкий ученый, который, как говорили, опроверг Ньютона и сделал предсказание, которое было на самом деле проверено — это был поразительный момент».
Много говорили о предполагаемой непостижимости новой теории. В статье New York Times от 10 ноября 1919 года — выпуске «Lights All Askew» — репортер перефразирует Дж.Дж. Томпсон, президент Королевского общества, заявил, что детали теории Эйнштейна «являются чисто математическими и могут быть выражены только в строго научных терминах» и что «бесполезно пытаться детализировать их для обывателя».
В той же статье цитируется астроном У.Дж.С. Локьер, говоря, что уравнения новой теории, «хотя и очень важные», «ни на что не влияют на этой земле. Они не касаются лично обычных людей; затронуты только астрономы». (Если бы Локьер мог путешествовать во времени до наших дней, он бы открыл для себя мир, в котором миллионы обычных людей регулярно перемещаются с помощью спутников GPS, которые напрямую зависят как от специальной, так и от общей теории относительности.)
Мысль о том, что горстка умных ученых может понять теорию Эйнштейна, но такое понимание закрыто для простых смертных, не всем нравилась, включая собственный персонал New York Times . На следующий день после публикации статьи «Lights All Askew» в редакционной статье спросили, что «простые люди» должны думать о теории Эйнштейна, о наборе идей, которые «нельзя изложить на понятном им языке». Они заключают со смесью разочарования и сарказма: «Если бы мы отказались от этого, не было бы никакого вреда, потому что мы к этому привыкли, но то, что отказ сделали за нас, — ну, просто немного раздражает».
Портрет Альберта Эйнштейна, опубликованный на обложке Berliner Illustrirte Zeitung 14 декабря 1919 года.
Ullstein Bild через Getty Images
Не лучше обстояли дела и в Лондоне, где редакторы Times признались в собственном невежестве, но также возложили часть вины на самих ученых. «Мы не можем утверждать, что следим за деталями и следствиями новой теории с полной уверенностью, — писали они 28 ноября, — но нас утешает мысль о том, что главные участники дебатов, включая даже самого доктора Эйнштейна, находят немало трудность в разъяснении их значения».
Читатели Times того дня ознакомились с собственным объяснением Эйнштейна, переведенным с немецкого. Она вышла под заголовком «Эйнштейн о своей теории». Самым понятным оказался последний абзац, в котором Эйнштейн шутит над собственной «родственной» идентичностью: «Сегодня в Германии меня называют немецким ученым, а в Англии представляют как швейцарского еврея. Если я стану считаться bête noire , описания перевернутся, и я стану швейцарским евреем для немцев и немецким ученым для англичан».
Чтобы не отставать, газета New York Times отправила корреспондента навестить самого Эйнштейна в Берлин и обнаружила его «на верхнем этаже фешенебельного многоквартирного дома». Они снова пытаются — и репортер, и Эйнштейн — осветить теорию. На вопрос, почему это называется «относительностью», Эйнштейн объясняет, как Галилей и Ньютон представляли устройство Вселенной и почему требуется новое видение, в котором время и пространство рассматриваются как относительные. Но лучшей частью снова стал финал, в котором репортер излагает ставший уже клишированным анекдот, который был бы свеж в 19 веке.19: «Только в этот момент старые дедовские часы в библиотеке пробили полдень, напомнив доктору Эйнштейну о какой-то встрече в другой части Берлина, и старомодное время и пространство навязали свою обычную абсолютную тиранию над тем, кто так говорил. пренебрежительно относятся к их существованию, тем самым прервав интервью».
Попытки «объяснить Эйнштейна» продолжались. Эддингтон писал об теории относительности в Illustrated London News и, в конце концов, в популярных книгах.
Так же поступали и такие светила, как Макс Планк, Вольфганг Паули и Бертран Рассел. Эйнштейн тоже написал книгу, и она до сих пор издается. Но в народном воображении относительность оставалась глубоко загадочной. Спустя десятилетие после первого всплеска интереса СМИ редакционная статья в New York Times сокрушался: «Бесчисленные учебники по теории относительности предприняли смелую попытку объяснить и в лучшем случае преуспели в передаче смутного смысла аналогии или метафоры, смутно различимой, когда мучительно следишь за аргументом слово за словом, и теряющейся, когда поднимаешь ее. его мысли из текста».
В конце концов предполагаемая непостижимость теории Эйнштейна стала коммерческим аргументом, скорее особенностью, чем ошибкой. Толпы продолжали следовать за Эйнштейном, по-видимому, не для того, чтобы получить представление об искривленном пространстве-времени, а скорее для того, чтобы быть в присутствии кого-то, кто, по-видимому, действительно разбирался в таких возвышенных вещах.
Это благоговение, возможно, объясняет, почему так много людей пришли послушать серию лекций Эйнштейна в Принстоне в 1919 году.21. По словам Кормос-Бухвальд, класс был переполнен — по крайней мере, вначале. «В первый день там было 400 человек, в том числе дамы в меховых воротниках в первом ряду. И на второй день их было 200, и на третий день было 50, и на четвертый день комната была почти пуста».
Оригинальная подпись: Из отчета сэра Артура Эддингтона об экспедиции по проверке предсказания Альберта Эйнштейна об отклонении света вокруг Солнца.
Всеобщее достояние
Если средний гражданин не мог понять, что говорил Эйнштейн, то почему так много людей хотели услышать, как он это говорит? Бартисуак предполагает, что Эйнштейна можно рассматривать как современный эквивалент древнего шамана, который загипнотизировал наших палеолитических предков. Шаман «предположительно имел внутреннее представление о цели и природе вселенной», — говорит она. «На протяжении веков существовало это увлечение людьми, которые, по вашему мнению, обладают тайными знаниями о том, как устроен мир.
И Эйнштейн был высшим символом этого».
Точно так же описал Эйнштейна физик и историк науки Абрахам Паис. Многим людям Эйнштейн казался «новым Моисеем, спустившимся с горы, чтобы принести закон, и новым Иисусом Навином, управляющим движением небесных тел». Он был «божественным человеком» 20-го века.
Внешний вид и личность Эйнштейна помогли. Это был веселый, кроткий человек с глубоко посаженными глазами, который немного говорил по-английски. (У него еще не было растрепанных волос, как в его поздние годы, хотя это должно было произойти достаточно скоро.) С его футляром для скрипки и сандалиями — он, как известно, избегал носков — Эйнштейн был достаточно эксцентричен, чтобы восхищать американских журналистов. (Позже он шутил, что его профессия — «фотомодель».) Согласно биографии Уолтера Айзексона 2007 года, Эйнштейн: его жизнь и вселенная , репортеры, поймавшие ученого, «были в восторге от того, что недавно открытый гений был не унылым или сдержанным академиком», а скорее «очаровательным 40-летним мужчиной, только что превратившимся из красивого в самобытного».
с взлохмаченными волосами, взлохмаченной неформальностью, мерцающими глазами и готовностью поделиться мудростью в шутках и цитатах размером с укус».
Время появления новой теории Эйнштейна также способствовало росту его славы. Газеты процветали в начале 20-го века, и появление черно-белых кинохроник только начало давать возможность стать международной знаменитостью. Как отмечает Томас Левенсон в своей книге 9 2004 г.0035 Эйнштейн в Берлине Эйнштейн умел играть на камеру. «Более того, и полезно в эпоху немого кино, он не должен был быть понятным. … Он был первым ученым (а во многих отношениях и последним), добившимся поистине культового статуса, по крайней мере отчасти потому, что впервые существовали средства для создания таких идолов».
У Эйнштейна, как и у многих знаменитостей, были отношения любви и ненависти к славе, которые он однажды назвал «ослепительным страданием». Постоянное вторжение в его личную жизнь раздражало, но он был счастлив использовать свою известность, чтобы привлечь внимание к множеству идей, которые он поддерживал, включая сионизм, пацифизм, ядерное разоружение и расовое равенство.
Портрет Альберта Эйнштейна, сделанный в Принстоне в 1935 году.
Софи Делар
Конечно, не все любили Эйнштейна. У разных групп были свои собственные причины возражать против Эйнштейна и его работы, сказал мне в интервью 2004 года Джон Стачел, редактор-основатель проекта Einstein Papers Project и профессор Бостонского университета. Некоторые американские философы отвергали теорию относительности как слишком абстрактную и метафизическую, в то время как некоторые русские мыслители считали ее слишком идеалистичной. Некоторые просто ненавидели Эйнштейна за то, что он был евреем.
«Многие из тех, кто противостоял Эйнштейну по философским соображениям, были также антисемитами, а позже приверженцами того, что нацисты называли Deutsche Physic — «немецкой физикой», — которая была «хорошей» арийской физикой, в отличие от этой Jüdisch Spitzfindigkeit — «Еврейская тонкость», — говорит Стахель. «Поэтому получаются сложные смеси, но миф о том, что все любили Эйнштейна, определенно не соответствует действительности. Его ненавидели как еврея, как пацифиста, как социалиста [и] по крайней мере как релятивиста». Как 19Шли 20-е годы, с ростом антисемитизма, угрозы смертью в адрес Эйнштейна стали обычным делом. К счастью, когда Гитлер пришел к власти, он был в рабочем отпуске в Соединенных Штатах. Он никогда не вернется в страну, где он сделал свою величайшую работу.
Всю оставшуюся жизнь Эйнштейн оставался озадаченным неустанным вниманием, уделяемым ему. Как он писал в 1942 г., «я никогда не понимал, почему теория относительности с ее концепциями и проблемами, столь далекими от практической жизни, так долго встречала живой или даже страстный резонанс в широких кругах общественности. … Что могло произвести этот сильный и стойкий психологический эффект? Я никогда еще не слышал по-настоящему убедительного ответа на этот вопрос».
Сегодня, спустя целое столетие после его восхождения к суперзвезде, феномен Эйнштейна по-прежнему не поддается полному объяснению. Физик-теоретик ворвался на мировую арену в 1919 году, изложив теорию, которая была, как писали газеты, «смутно уловимой».