ТЕОРИЯ ВСЕГО

ТЕОРИЯ ВСЕГО

152
0
ПОДЕЛИТЬСЯ

Провозглашение общей теории относительности

… Это была четвертая лекция Альберта Эйнштейна в Прусской академии наук. За окном хмурилось берлинское утро 25 ноября 1915 года. Когда лектор предстал перед слушателями, в зале мало кто подозревал, что через считанные минуты лекции представления о физическом мире будут перевернуты с ног на голову.

Потом, когда немецкий физик-теоретик и будущий нобелевец Макс Борн читал сообщение о том, как проходила лекция, он отреагировал так на это выступление: «Оно выглядит как произведение искусства: им надо наслаждаться издалека, с безопасного расстояния и – восхищаться!»

До этого дня мир пребывал в рамках ньютоновской теории гравитации, которая была сформулирована в XVII веке, продолжая служить и сегодня. Однако Эйнштейн подметил, что порой эта теория дает сбой, который хотя и не очень заметно меняется, но может быть замерен. И эти отклонения могут быть теоретически предсказаны, в том числе известной формулой: E=mc².

В эйнштейновской теории относительности объяснялось то, над чем бились многие великие умы: как в мгновение ока сила притяжения может передаваться через совершенно пустое пространство. Ученый утверждал: соотношение пространства и времени как раз и было материальным носителем тяготения.

Так к трем пространственным измерениям было добавлено время, и мир предстал перед нами четырехмерным.

Это был сильнейший удар по тогдашней науке. В конце XIX – начале XX века физики были убеждены в том, что все основные открытия уже произошли, осталось лишь дожидаться тихой и мирной кончины теоретической науки в течение ближайших 10-15 лет, то есть максимум до конца 1930-х годов. И вдруг появился Эйнштейн, который убедил: все в физике только начинается!

В знаменитой четвертой лекции Эйнштейн в 1915 году провозгласил решение важной задачи. Он объединил теорию относительности, у которой есть конечная скорость распространения взаимодействий (скорость света), и теорию гравитации. И назвал все это общей теорией относительности (ОТО), в которой гравитация распространяется именно со скоростью света, а не с бесконечной скоростью, как это утверждал Ньютон.

В принципе, он шел к этому открытию давно, задолго до исторического выступления в Прусской академии наук. Озарение пришло в Берне.

Где рождалась ОТО?

1 ТЕОРИЯ ВСЕГОБернский переулок Kramgasse носит довольно неблагозвучное имя, о котором стараются не говорить. Kram в переводе с немецкого «барахло», «хлам». Переулок Барахляцкий с его неожиданно украинской перчинкой в данной интерпретации вполне можно трансформировать в более пристойный вариант – Барахлиный, в котором ощущается уже нечто возвышенное, вплоть до взмаха крыльев. Но сущность от этого не меняется: здесь веками торговали тряпьем, мебелью, другим3 ТЕОРИЯ ВСЕГОи предметами обихода. Старьевщики катили по переулку свои телеги, уворачиваясь от трамвая, громыхавшего на одноколейке.

Приличный люд на Kramgasse старался не селиться: шумно, суетно, не престижно. Но сотрудник Швейцарского патентного ведомства Альберт Эйнштейн со своим более чем скромным жалованьем был рад и этому крову.

Это нынче жители Kramgasse горделиво утверждают: «Нашему переулку хватило 4 ТЕОРИЯ ВСЕГОлишь одного дома под номером 49, чтобы занять место в мировой истории. Здесь родилась знаменитая формула E= mc²». Для Эйнштейна Берн стал поистине благословенным местом. Здесь он женился, порадовался появлению двух своих детей. Квартира на третьем этаже дома 49 была пристанищем его семьи совсем недолго, около двух лет, с 1903 по 1905 годы.

Но за это время Эйнштейн написал пять своих основных работ, одна из которых была в 1921 году удостоена Нобелевской премии.

Нет, это была не 2 ТЕОРИЯ ВСЕГОсегодняшняя юбилярша – ОТО, в которой рассмотрены связь пространства, времени и материи и которая породила целое созвездие направлений в физике, математике и философии. Для современников Эйнштейна настоящим откровением стало то, что и пространство и время обладают кривизной, а время в гравитационном поле замедляет свой ход.

Членов Нобелевского комитета можно было понять. Их брала оторопь, едва они начинали вникать в рассуждения Эйнштейна. Академики переглядывались, полагая, что их, говоря сегодняшним языком, разводят.

Так был найден дипломатичный выход: премия была присужден5а Эйнштейну за теорию… фотоэффекта. Она была в числе тех самых пяти работ, созданных в Барахлином переулке. Вот в ней, по мнению членов Нобелевского комитета, все было четко, ясно, она проверена экспериментально. А теория относительности… Ну, давайте не называть ее в графе, а просто отметим: «…и за другие работы в области теоретической физики».

6 ТЕОРИЯ ВСЕГОНе поняли ничего и академики в Берлине, не говоря уже о людях, далеких от науки. В принципе, об этом Эйнштейн рассказывал своим коллегам, посещавшим его на Kramgasse, даже не выходя из дома, а лишь выглядывая с балкончика своего дома. В считанных метрах от дома 49 в самом конце Барахлиного переулка находились башенные часы.

5 ТЕОРИЯ ВСЕГО– Смотрите, Герман! – говорил Эйнштейн математику Герману Минковскому, часто посещавшего его на Kramgasse. – Это же так просто. Часы вблизи массивных объектов идут медленнее, чем вдали от них. Хотите докажу?

– Но ведь сам Ньютон говорил… – горячился математик, теребя пышные усы. – Для Ньютона пространство и время были неизменными, а для вас, Альберт, – зависящими от позиции наблюдателя. Пусть так. Но все это необходимо четко просчитать. Давайте сделаем так: я поддерживаю теорию относительности, но предложу ее наглядное геометрическое истолкование.

Впоследствии модель Минковского существенно помогла Эйнштейну, который слабо разбирался в математике, в разработке общей теории относительности.SONY DSC ТЕОРИЯ ВСЕГО

А пока они выходили из дома 49, обговаривая контуры будущего исследования, и подходили к сооружению, замыкавшему Барахлиный переулок, любовались причудливым циферблатом, который наличием солнца, луны и звезд как раз и отражал суть их беседы – единство пространства и времени.

3 ТЕОРИЯ ВСЕГОZytgloggenturm – Цитглоггентурм, как произносится на местный лад башня, правильное немецкое название которой Zeitglockenturm – башня с установленными на ней колоколами, отбивающими время. Ей некогда заморачиваться теориями. По сию пору с 1191 года сооружение честно несет службу. За четыре минуты до прихода очередного часа колокола начинают трезвонить, чтобы обеспечить его наступлению достойную встречу. Под этой башней и размышляли Эйнштейн и Минковский о том, что даст человечеству знание теории относительности.

ОТО – не то?

Даже сегодня, 100 спустя после того, как Альберт Эйнштейн сформулировал свою ОТО, ее постулат о том, что время и пространство могут быть подвержены деформациям, представляется миллионам людей чем-то невероятным.

8 Melamed foto ТЕОРИЯ ВСЕГОНо самое поразительное состоит в том, что и теория относительности подвергается изменениям. Она – звено в цепочке трансформации наших представлений о мире. Сам Эйнштейн, говорят, понял это и временами порывался переосмыслить отдельные положения своей теории.

Хотя общая теория относительности проверялась на практике и доказала свою состоятельность, однако нередко и она давала сбой. Значит необходимо создать новое учение, условно названная «теория всего». Один из путей к ней – теория струн, которая смогла бы органично увязать ОТО и квантовую механику.

Пессимисты уверены: есть какие-то сферы, которые при всех сегодняшних достижениях могут так и остаться непознанными – существует же предел для человеческого сознания. Оптимисты, напротив, дают на создание новой теории, в которую впишутся эйнштейновские открытия, от 20 до 30 лет. При этом и пессимисты и оптимисты сходятся в том, что мысли Альберта Эйнштейна были для своего (да и для нашего) времени революционны. Они помогли найти дорогу для технологий, без которых невозможно представить современный мир.

Последствия ОТО

Современные ученые составили перечень изобретений, которые никогда бы не состоялись, не будь теории относительности и других работ Эйнштейна.

Мы бы жили без лазерных технологий, без солнечных батарей, цифровых фотоаппаратов, навигационной спутниковой системы GPS.

Стала понятней схема дальних космических полетов в будущем. Это, применительно к реалиям нового космического прорыва, значит: для экипажа космического корабля, который летит со скоростью света 300 000 километров в секунду, не только время течет медленнее, чем для находящегося в покое наблюдателя, но и масса меняется. Она увеличивается по мере увеличения скорости. Как, насколько – вопросы прикладные. Просто все эти детали надо учесть. Просто? Да. Гениально? Безусловно.

Любопытно, что сам Эйнштейн гением себя не считал. «У меня нет никакого особенного таланта, – говорил Эйнштейн в 1952 году за три года до своей смерти, – я просто страстно любопытен». А за четыре года до смерти, 14 марта 1951 года, в день своего 72-летия, он показал фотографу язык. Что это, озорной символ уверенности в том, что непознанное все же когда-нибудь будет познано?!

Как бы там ни было, идея Эйнштейна не только изменила трактовку концепции гравитации, но позволила переосмыслить перспективу человечества.

От редакции: Когда готовился к публикации интересный, познавательный материал А. Меламеда об Эйнштейне обратила на себя внимание фраза «Впоследствии модель Минковского существенно помогла Эйнштейну, который слабо разбирался в математике». Мы попросили балтиморского ученого Грегори Соляра прокомментировать:

– Помните теорему Пифагора, где квадрат гипотенузы равен сумме квадратов двух других сторон (катетов). Построение простейших прямоугольных треугольников с соотношением сторон 3:4:5 используется в строительстве со времен Древнего Египта. (Это так называемое Эвклидово пространство). Герман Минковский, элегантно добавил к этому правилу еще две переменные: высоту и время, что помогло Эйнштейну получить координату объекта для ОТО. Не думаю, что у Эйнштейна не хватало знаний в математике для подобной формулы. Эйнштейн не поехал получать Нобелевскую за фотоэффект, видимо считая теорию относительности своим основным вкладом в науку. Он был чрезвычайно скромным человеком, говоря о своих открытиях как о научной шутке, которую никогда невозможно будет применить на практике. Его знаменитое “никогда не говори “никогда”” прозвучало уже позже после экспериментального подтверждения теории.

Герман Минковский – известный германский ученый прошлого века родился в еврейской семье в местечке Алексоты недалеко от Каунаса, считается учителем Альберта Эйнштейна.

БЕЗ КОМЕНТАРИЕВ

ОСТАВИТЬ ОТВЕТ