Бог и кости — Альберт Эйнштейн, самый известный в мире физик
14 марта исполнилось 145 лет со дня рождения едва ли не самого известного ученого на свете и уж точно самого знаменитого физика ХХ века Альберта Эйнштейна, автора теории относительности и других перевернувших науку открытий.
Иногда ученые становятся широко известны за пределами профессионального сообщества, но только Эйнштейну удалось стать настоящей поп-звездой уровня Чарли Чаплина или Мэрилин Монро. Ко всему прочему он был неплохим скрипачом, охотником до женщин и, если бы согласился, мог бы занять пост президента Израиля.
Чистый разум
Один из самых распространенных мифов об Эйнштейне гласит: будущий гений в школе был двоечником. На самом деле Альберт учился очень даже неплохо, разве что языки ему давались с трудом. Прилежным его, впрочем, назвать было трудно – он не выносил тупой зубрежки, которая в то время особенно усердно практиковалась в немецких школах. Из-за своего норова и нежелания заниматься тем, что неинтересно, Эйнштейн часто конфликтовал с преподавателями. Но это не мешало ему в 13 лет с увлечением штудировать «Критику чистого разума» Канта – чем не вундеркинд?
С другой стороны, ученый признавался, что «развивался интеллектуально очень медленно». До трех лет он вообще не говорил, а связно излагать мысли научился лишь годам к семи. Однако то, что он додумался до теории относительности, Эйнштейн объяснял именно своим заторможенным развитием. Дескать, нормальному взрослому человеку не приходит в голову размышлять о пространстве и времени, поскольку он уверен, что все уже объяснено наукой, и только дети ставят под вопрос очевидные вещи. Но у детей еще не развит интеллектуальный аппарат, позволяющий вывести размышления на научный уровень. Эйнштейн же намекал, что, будучи взрослым ученым, он во многом оставался ребенком.
От религии к науке
Альберт был первенцем в семье немецких евреев Германа и Паулины Эйнштейн. Его отец в юности проявлял способности к математике, но денег на учебу не было, и он подался в предприниматели. В городе Ульме, где Альберт появился на свет, у Германа была небольшая фирма по изготовлению подушек и матрасов, но дела шли не слишком успешно, и вскоре после рождения ребенка он переехал с семьей в Мюнхен, поближе к брату Якову, торговавшему электрооборудованием. В стране начинался бум электрификации, но и в этом бизнесе Герман не преуспел и через несколько лет решил попытать счастья в Италии, куда перевез всех родных, кроме Альберта, которому нужно было оканчивать гимназию.
Паулина Эйнштейн очень любила музыку, и по ее настоянию сын с шести лет учился играть на скрипке. Мальчик сначала сопротивлялся, но потом так приохотился, что уже не мыслил жизни без этого инструмента. В 1934 году, уже в Америке, он дал благотворительный концерт в пользу эмигрантов, бежавших из нацистской Германии.
Семья Эйнштейнов была настолько нерелигиозной, что маленького Альберта отдали в католическую школу. Там он впервые узнал, что он еврей и что на свете есть антисемитизм. Впрочем, по своему характеру Альберт не был жертвой: спорил с учителями, а близкие, особенно младшая сестра, иногда испытывали на себе приступы его агрессии. В целом он рос ребенком-одиночкой, избегавшим компаний и даже излишнего общения с родными. Некоторые исследователи находят у Эйнштейна признаки умеренного аутизма.
В отрочестве у Альберта случился период пламенной религиозности, совершенно неожиданной для его родителей. Но в 12 лет под влиянием книг «Сила и вещество» Людвига Бюхнера, «Космос» Александра фон Гумбольдта он пришел к мысли, что вера уступает научному знанию. Тем не менее спустя годы именно наука вернула ему убежденность в существовании Творца, хотя Эйнштейн и не разделял свойственной иудаизму и христианству концепции личного Бога, предпочитая абстрактно говорить о Высшем Разуме.
Стрелка компаса
Одним из главных впечатлений детства, пробудивших в Альберте интерес к науке, стал отцовский компас: ребенка заворожило, что вне зависимости от положения аппарата его стрелки показывают в определенном направлении, подчиняясь каким-то невидимым силам и законам. Следовательно, мир не хаотичен, и происходящее в нем не случайно. Это детское прозрение стало основой научного мышления Эйнштейна и впоследствии, как мы увидим, даже послужило препятствием в его понимании квантовой физики.
Эйнштейн был бескомпромиссным индивидуалистом, и в мюнхенской гимназии, как и позже в цюрихском политехникуме, он учился скорее параллельно официальной программе, предпочитая то, что интересовало, тому, что требовали преподаватели. Гимназию он бросил за полгода до выпускных экзаменов, заскучав по жившей в Италии семье. Но, возможно, отправиться к родным, вместо того чтобы получить диплом, он решил вовсе не из-за легкомыслия.
По окончании гимназии ему, как и всем 17-летним немецким подданным, полагалась служба в армии – внезапный вояж в Италию стал способом уклониться от этой повинности. Эту гипотезу подтверждает и то, что вскоре после переезда Эйнштейн отказался от немецкого гражданства.
Четыре года Альберт прожил апатридом, пока не получил швейцарское гражданство. После Германии с ее милитаризмом и растущим национализмом Швейцария казалась Эйнштейну идеальной демократической страной. Несколько лет спустя, уже будучи довольно известным ученым, он снова получит немецкое гражданство, но из-за прихода к власти нацистов повторно откажется от него.
Чиновник из бюро патентов
В цюрихский политехникум Эйнштейн поступил со второго раза и учился в нем на деньги дяди Якова, поскольку отец так и не преуспел в бизнесе. Далеко не все преподаватели оценили вольный нрав одаренного студента, игнорировавшего нелюбимые предметы и без промедления вступавшего в споры со старшими. А соседи по общежитию не были в восторге от привычки Альберта играть на скрипке по ночам.
Но если с ровесниками обаятельный чудак легко находил общий язык, то педагогов его харизма скорее раздражала. «Я был третируем моими профессорами, которые не любили меня из-за моей независимости и закрыли мне путь в науку», – вспоминал ученый. После выпускных экзаменов ему не только не предложили места при институте, но и не дали никакой рекомендации к трудоустройству. Целых два года Эйнштейн не мог найти работу.
Наконец в 1902-м при содействии однокашника, в будущем видного математика Марселя Гроссмана он устроился консультантом в патентное бюро в Берне.
Это была тихая, хорошо оплачиваемая и небезынтересная для ученого работа – анализировать поступающие заявки на изобретения. Чтобы не терять формы, Эйнштейн решил давать частные уроки физики. На объявление откликнулся Морис Соловин, человек философского склада ума, старше Альберта на четыре года. Их вводное занятие вылилось в столь увлекательную беседу, что репетитор отказался от денег и предложил Соловину просто приходить в гости и обсуждать прочитанные книги и научные проблемы. Так возник кружок «Академия Олимпия», к которому вскоре присоединился товарищ Эйнштейна Конрад Габихт. Эйнштейн признавал, что заседания «академии» много дали ему в плане развития научного мышления и анализа идей.
В 1901-м Эйнштейн опубликовал в берлинском журнале «Анналы физики» свою первую статью (она была посвящена теории капиллярности) и в последующие годы подрабатывал в этом издании, составляя для него аннотации новых статей по термодинамике.
В 1905-м произошло нечто, заставившее эйнштейноведов позже назвать его «Годом чудес»: 26-летний чиновник из Берна, не имевший веса в научной среде, опубликовал несколько статей, в которых содержались мощные научные прозрения. Одна, посвященная электродинамике движущихся тел, закладывала основы теории относительности, другая утверждала квантовую природу света (то есть что свет состоит из частиц, а не волн, как считалось прежде), третья предлагала новый взгляд на броуновское движение.
«Живая мумия»
Так начинался переворот в науке, изменение представлений о пространстве и времени, о природе нашего мира, существовавших со времен Ньютона. С подачи Эйнштейна пространство и время уже не считались отдельными и незыблемыми системами, но рассматривались как единый и «пластичный» пространственно-временной континуум, параметры которого могли изменяться и искривляться в зависимости от скорости и массы движущихся в нем тел.
Однако внешне все продолжало идти своим чередом: Эйнштейн еще четыре года провел в бернском бюро патентов, хотя и получил степень доктора наук в университете Цюриха. Некоторые видные физики – но далеко не все – заинтересовались работами молодого ученого. Среди них был Макс Планк. Альберт вступил с ним и с другими симпатизировавшими ему учеными в переписку, постепенно приобретая авторитет в научном мире. В конце 1909 года он наконец получил первую оплачиваемую научную работу, став профессором Цюрихского университета, а в 1911-м переехал в Прагу, где ему предложили заведовать кафедрой физики в Немецком университете.
В 1913 году по рекомендации Планка Эйнштейн обрел статус, о котором многие ученые могут только мечтать: должность профессора Прусской академии наук предполагала стабильный оклад, полную свободу занятий и отсутствие какой бы то ни было «преподавательской нагрузки». «Летом я еду в Берлин как член Академии без каких-либо обязанностей, почти как живая мумия. Я радуюсь этой тяжелой работе», – шутил Альберт в письме другу. Благодаря этой «синекуре» Эйнштейн смог завершить многолетнюю работу над общей теорией относительности.
Эйнштейн в своем кабинете в Принстоне, 1951Vostock Photo Archive
Приглашали его и в Россию, но при всей своей любви к Достоевскому Эйнштейн от поездки отказался, припомнив недавние еврейские погромы и дело Бейлиса. Пробыв 20 лет в Прусской академии, он демонстративно вышел из нее в 1933-м в знак неприятия нацизма. В Германии его достижения в то время пренебрежительно называли «еврейской физикой». Эмигрировав в США, Эйнштейн нашел «тяжелую работу» в Принстоне, став сотрудником Института новейших исследований с правом заниматься, чем пожелает.
Ищите женщин
Погруженный в научные думы, Эйнштейн мог казаться безразличным ко многому из того, что интересует обычных людей, но привлекательные женщины никогда не ускользали от его внимания. С молодости и до старости он ухаживал за дамами, писал им стихи. Но с двумя официальными женами отношения у Эйнштейна были скорее практического свойства.
С первой супругой, сербкой Милевой Марич он познакомился в цюрихском политехникуме. Талантливый математик, она была единственной женщиной на курсе, да и вообще в ту эпоху дама, занимавшаяся естественными науками, выглядела белой вороной.
Старше Альберта на три с половиной года и хромая с рождения, Милева не казалась сокурсникам привлекательной, но Эйнштейн расхваливал ее как красавицу. Позже выяснилось, что лгал: в письме дочери своей любовницы Анны Шмидт ученый, рассуждая о ревности бывшей супруги, называл это ее свойство «типичным для столь уродливой женщины».
Но зачем же тогда он на ней женился, тем более что оба семейства – и еврейское, и сербское – были против? Согласно одной из конспирологических теорий, плотным облаком окутывающих биографию Эйнштейна, Марич была не помощницей ученого, делавшего первые великие открытия, а их инициатором. Дескать, это она была первым номером, а Эйнштейн ассистентом, прикрытием, позволяющим озвучить смелые идеи и рассчитывать, что к ним отнесутся серьезно в эпоху, когда гендерного равноправия в научной среде и в помине не было.
Аргументом в пользу этой теории считается согласие Эйнштейна отдать Марич всю денежную часть Нобелевской премии. По другой версии, таковым было выставленное Милевой условие развода. Их брак с обывательской точки зрения не был счастливым: Эйнштейн открыто «гулял», когда Милева была беременна их первым ребенком, дочерью Лизерлью. Она родилась до официальной свадьбы, и как внебрачного ребенка ее отослали на родину Марич, где ее удочерила другая семья. Судьбой Лизерли Эйнштейн не интересовался. Затем Милева родила ему двоих сыновей.
Отношения с Марич Альберт урегулировал в весьма суровом брачном контракте, согласно которому супруга низводилась до уровня служанки. Она была обязана готовить ученому еду, но как можно меньше попадаться ему на глаза и ни в коем случае ничего от него не требовать. В конце жизни Милева, как и их с Альбертом младший сын, Эдуард, заболела шизофренией.
Более гладким в житейском плане выглядел союз Эйнштейна с двоюродной сестрой Эльзой. Ученый усыновил двоих ее детей от предыдущего брака. Эльза не занималась наукой, она обеспечивала Альберту домашний уют и терпела его любовные похождения, самым знаменитым из которых стал многолетний роман с женой жившего в США скульптора Сергея Коненкова Маргаритой, бывшей, как утверждали некоторые (например, Павел Судоплатов в своих мемуарах), агентом советской разведки.
Новая звезда
В 1921 году Эйнштейн получил Нобелевскую премию по физике, но на церемонию не явился, а деньги, как уже было сказано, отдал бывшей жене. Теория относительности еще отторгалась частью научной общественности, поэтому премию дали за теорию фотоэффекта, которая возражений не вызывала.
К тому времени Эйнштейн начал превращаться в поп-звезду, селебрити, каким прежде невозможно было представить серьезного ученого. Сыграла роль не только его характерная внешность, харизматичность или, как считают конспирологи, «закулиса», выбравшая Эйнштейна, чтобы отвлечь мир от разработки теории эфира и связанных с ней экспериментов гениального Николы Теслы по распространению бесплатной энергии.
Само время после окончания Первой мировой войны располагало к экзальтированному поиску новых героев, новых надежд и вообще всего нового в радикально изменившемся мире. Начинались «ревущие 1920-е». И Эйнштейн со своей революционной теорией был очень кстати. Когда в 1919 году экспедиция Артура Эддингтона во время солнечного затмения подтвердила отклонение света в поле тяготения Солнца – тем самым подтвердив теорию Эйнштейна, – газеты писали об этом как о настоящей сенсации.
Во время первого визита в США Эйнштейна встречали толпы поклонников, большинство из которых не имели ни малейшего понятия о проблемах теоретической физики. Находившийся в то время на пике славы Чарли Чаплин при встрече сказал ученому: «Мне аплодируют массы, потому что меня все понимают, а вам – потому что вас никто не понимает».
Сионизм и коммунизм
С ростом популярности у Эйнштейна появилась еще одна роль: общественного деятеля, морального авторитета. Он увидел, что журналисты жаждут узнать его мнение по любым вопросам – от термодинамики до сухого закона. И Эйнштейн стал высказываться.
На этом пути его ждало немало сложностей. Убежденный пацифист, в конце жизни он получал упреки в том, что стал одним из крестных отцов ядерного оружия. Напрямую он к его разработке отношения не имел, но именно Эйнштейн вскоре после начала Второй мировой обратился к американскому правительству, настоятельно советуя приступить к созданию атомной бомбы, чтобы немцы не получили ее первыми. Однако бомбардировку Хиросимы и Нагасаки он воспринял как личную трагедию.
С 1920-х поддерживая сионистское движение, Эйнштейн старался увязать свою позицию с декларируемым им неприятием всякого национализма. По словам ученого, обратить внимание на еврейский вопрос его заставил антисемитизм в Германии. Эйнштейн приложил много сил для создания Еврейского университета в Иерусалиме и завещал ему свои рукописи, но при этом нередко критиковал его руководство за провинциализм и «религиозное доктринерство».
Эйнштейн публично приветствовал создание Государства Израиль в 1947 году, но его частная переписка показывает: ученый был не в восторге от хода событий. Его надежды на создание в Палестине бинационального государства рухнули. Когда в 1952-м ученому предложили стать президентом Израиля, он вежливо отказался, сославшись на некомпетентность.
Немало проблем принесли Эйнштейну и симпатии к социализму. Осуждая методы и тоталитарные практики большевиков, ученый все же довольно одобрительно высказывался о Ленине и его идеях. Капитализм Эйнштейн считал порочной системой, так как он пренебрегает человеческой личностью ради прибыли. За все это ученый получил клеймо «коммуниста». В начале 1930-х «Женская патриотическая корпорация» призывала запретить Эйнштейну въезд в США, как прокоммунистически настроенному человеку. «Никогда еще я не получал от прекрасного пола такого энергичного отказа, а если и получал, то не от стольких сразу», – посетовал Альберт.
Впустить впустили, но ФБР следило за Эйнштейном до конца его дней, видя в нем потенциального «агента Советов». Роман с женой Коненкова только усилил эти подозрения.
«Бог не играет в кости»
Работы Эйнштейна дали импульс к появлению квантовой механики, изучающей мир на уровне атомных и субатомных частиц, – одного из важнейших направлений физики XX и XXI веков. Однако сам Эйнштейн квантовую механику не принимал, чем изрядно разочаровал многих коллег, считавших его передовым мыслителем.
Квантовая механика с ее принципом неопределенности и утверждением невозможности точного предсказания движения субатомных частиц противоречила самому фундаменту, на котором автор теории относительности строил свою работу: мир – объективная реальность, устроенная по четким законам, в которых нет места случайности. «Бог в кости не играет», – повторял он, а коли так, если физика еще не нашла тончайших законов, то со временем обязательно найдет.
В итоге вчерашний революционер в середине 1920-х обернулся консерватором, оппонентом физиков молодого поколения – Нильса Бора, Макса Борна, Вернера Гейзенберга, Эрвина Шредингера и других.
«В высшей степени остроумно и благодаря своей сложности застраховано от доказательства ошибочности», – говорил Эйнштейн о квантовой механике, считая ее скорее интеллектуальной игрой, забавной «заумью», а не подлинной физической теорией, дающей ключи к познанию реальности.
Подобное недоверчивое отношение у него было и к математике: признавая красоту и поэтичность этой науки, Эйнштейн называл ее «единственным совершенным методом водить самого себя за нос». По его мнению, недостаток математического способа в том, что им можно доказать что угодно, то есть и ложные тезисы тоже. При этом подлинная суть явления может остаться непознанной: «Существует поразительная возможность овладеть предметом математически, не поняв существа дела», – говорил ученый.
Эйнштейн с индейцами хопи, 1931Vintage_Space/Vostock Photo
Гримаса для человечества
Его фигура стала архетипом немного чудаковатого ученого-гения, а имя – нарицательным. «Ну ты Эйнштейн!» – говорят, когда хотят похвалить чей-то незаурядный ум.
Глядя на его знаменитую фотографию с высунутым языком, нельзя не вспомнить фразу Григория Горина из «Того самого Мюнхгаузена». Озвучивая фильм, Олег Янковский немного исказил ее, а в оригинале она звучала так: «Серьезное лицо – еще не признак ума. Все глупости в мире совершаются именно с этим выражением лица». То же самое, очевидно, хотел сказать и Эйнштейн, подписав тот снимок, сделанный Артуром Сассом: «Эта шутливая гримаса адресована всему человечеству».
Ирония, с которой Эйнштейн отзывался о своих трудах, была его характерной чертой. Он не злился, когда коллеги критиковали его теории (а критики хватало), не считал себя пророком науки, каким его часто представляли публицисты, и на склоне лет говорил: «Я не уверен в том, на правильном ли нахожусь пути».
Такая самокритичность – привилегия мыслителей уровня Сократа, утверждавшего: «Я знаю, что ничего не знаю». Даже во многом не соглашавшийся с Эйнштейном великий математик и физик Анри Пуанкаре считал его самым оригинальным умом, который он когда-либо знал.
Кому-то взбрело в голову спросить у лежавшего на смертном одре 76-летнего Эйнштейна, оценивает ли он свою жизнь как удачу или же наоборот. Ответ был таким: «Меня ни сейчас, ни раньше не интересовали такие вопросы. Природа не инженер и не предприниматель. А я сам крохотная часть природы».
Источник:
Почему время нам только кажется, и как можно увидеть будущее?
В нашей повседневной жизни пространство – это ответ на вопрос «где?», а время – это ответ на вопрос «когда?». И если их перепутать, начинается полный кавардак:
– Когда случилась Куликовская битва? – На реке Дон.
– Куда я положила свои очки? – Вчера.
Чепуха какая-то...
Однако уже довольно давно физики пришли к выводу, что события в нашем мире на самом деле происходят внутри единого и неразделимого «пространства-времени». В нём нет «где» и «когда», а есть только «когда-где». Как такое может быть? Попробуем разобраться!
Откуда берётся время?
В прежние времена у школьников было такое развлечение. Бралась толстая тетрадь в клетку, и на последней странице на полях рисовался человечек. Затем на полях предпоследней страницы рисовался тот же человечек – но только уже немножко в другой позе. И так ещё, ещё, ещё – пока не доходишь до первой страницы.
И тогда, зажав тетрадь в руке и быстро перелистывая края страниц большим пальцем, можно увидеть самый настоящий мультик – как человечек «бежит» по полям тетради!
Вы читаете статью из журнала "Лучик"
Так вот, это самая простая и наглядная в мире модель пространства-времени!
Что такое тетрадный лист? С точки зрения математики – это двумерное пространство. Двумерное, поскольку у него есть два измерения – ширина и высота (толщиной бумажного листа можно пренебречь). Измерения «время» у тетрадного листа нет.
Рисуя в этом двумерном пространстве человечка, мы создаём двумерный объект. Времени в этом объекте тоже нет.
Следующий лист – это уже другое пространство, «параллельное». Времени нём тоже нет!
А затем, перелистывая наши двумерные пространства одно за другим, мы получаем движение, то есть изменение положения во ВРЕМЕНИ.
Итак, сначала времени не было, а потом оно появилось. Благодаря чему?
Благодаря тому, что мы сложили отдельные листы в стопку. А стопка листов – это уже не двумерный объект, а трёхмерный! У неё есть толщина! Тут-то, с добавлением ещё одного измерения, время и «появилось»!
Впервые на это замечательное и любопытное явление обратил внимание французский математик Пьер Лаплас ещё в конце XVIII века. Именно он указал на то, что изменение состояния любого объекта во времени можно описать как неизменный объект в пространстве – только пространство должно иметь на одно измерение больше.
Время нам только кажется
Теперь представьте, что вы – это человечек, нарисованный на уголке тетрадного листка. Тетрадь – это ваша вселенная, вы в ней живёте. Каждый рисунок соответствует одному из дней вашей жизни. Вы знаете, что было до сегодняшнего дня, а что будет после, вы не знаете. Вы ещё «не прожили» свои следующие рисунки.
Однако в тетради эти рисунки уже есть. Для вас их ещё нет (потому что у вас два измерения), а для вашей вселенной, у которой на одно измерение больше, они уже есть.
И если бы вы (нарисованный человечек, двумерный объект) каким-то чудом могли стать трёхмерным, вы бы знали своё будущее! (Ну, скажем, могли бы взять в руки тетрадь и пролистать её.)
– Но мы же и есть трёхмерные! Почему же мы будущего не знаем?
– Потому что для этого нам, трёхмерным, нужно стать четырёхмерными, иметь на одно измерение больше! Догадались, какого измерения нам не хватает?
Мы живём в трёхмерном мире: в нём есть ширина, высота и глубина (толщина). Проблема в том, что эти ширина, высота и глубина в нашем мире существуют только СЕЙЧАС. Где то, что было секунду назад? Только в нашей памяти, в нашем воображении… Можно сказать, что этого уже нет. А где то, что будет через секунду? А этого ЕЩЁ НЕТ!
Так какого измерения нам не хватает, чтобы знать своё будущее?
Неужели времени?!!
Да!!!
В это трудно поверить, но времени в нашем с вами трёхмерном мире нет! Оно существует только в нашем воображении! В нашем мышлении! Можно сказать, мы его воображаем, мы о нём догадываемся.
Как можно увидеть будущее
Нельзя сказать, что мы совсем не знаем своего будущего. Иногда заглянуть в будущее мы всё-таки можем. Математик может «предсказать» орбиту спутника, когда этот спутник ещё даже не запущен в космос. Инженер может «предсказать», с какой скоростью будет ехать автомобиль и какой груз он будет везти, когда этот автомобиль ещё даже не построен. Когда мы считаем, мы говорим: «Один плюс один – будет два». «Будет!» Значит, мы предсказываем будущее! Как же это нам удаётся? Ведь в трёхмерном мире будущее увидеть нельзя!
А может... Может, наш мир не трёхмерный?
Снова вспоминаем Лапласа. Он понял, что всю нашу с вами трёхмерную пространственную вселенную можно представить как неизменное четырёхмерное пространство-время.
Время в этой вселенной уже не «воображаемое», а превращается в точно такую же координату, как ширина, высота и глубина. В этой вселенной поведение любого объекта во времени может быть описано неким графиком или функцией – физики называют её «мировой линией».
Иными словами, поведение объекта в будущем можно рассчитать .
Но чем сложнее этот объект, тем больше данных нужно для расчёта, тем сложнее будет этот расчёт. И если рассчитать орбиту спутника ещё можно, то вот рассчитать человеческую судьбу уже не получится. Слишком много понадобится данных!
Упрямая скорость света
В конце XIX века физики пришли к выводу, что у лапласова пространства-времени есть один существенный изъян.
Дело в том, что туда «не укладывается» такая вещь, как скорость света. Получалось, что при движении любого объекта скорость света должна для него изменяться. Допустим, у нас есть Лучик, который стоит на месте с фонариком в руках, и Веснушка, которая едет на велосипеде в сторону Лучика.
Если мы построим два набора мировых линий – для Лучика и Веснушки, то получится, что с точки зрения Веснушки скорость частицы света (фотона) из фонарика будет больше, чем с точки зрения Лучика. Смотрите на картинки!
1. Веснушка на велосипеде приближается к Лучику с включённым фонариком
2. Складываем кадры в стопку и получаем модель пространства-времени
3. Разворачиваем стопку кадров боком и получаем два графика: мировую линию Лучика (красные точки) и мировую линию Веснушки (синие точки).
Веснушка движется навстречу потоку света из фонарика. Значит, её скорость и скорость света должны складываться. Значит, скорость света для Веснушки должна быть выше, чем для Лучика… Но этого не происходит! Реальные измерения никаких изменений скорости света при движении не обнаружили! Почему? Почему скорость света остаётся неизменной?
Голландский учёный Хендрик Лоренц тогда предположил, что при движении наблюдателя само пространство-время как бы «сдавливается» и «вытягивается по диагонали». Тогда можно объяснить, почему скорость света остаётся неизменной, но... получается, что любые измерения – например, размеров или времени – зависят от скорости движения.
В начале XX века Альберт Эйнштейн согласился с выводами Лоренца и на их основе создал принципиально новую физику – ту, которую мы называем современной.
В этой физике точно так же используется четырёхмерное пространство-время – правда, математически оно описывается чуть-чуть не так, как у Лапласа. В одной важной формуле вместо знака «плюс» был поставлен знак «минус» – и этого оказалось достаточно, чтобы свойства нашей Вселенной оказались совершенно другими...
Относительная вселенная
Внутри «нового», релятивистского («относительность» на латыни будет «реляцио») пространства-времени положение предметов и последовательность событий во времени должны были изменяться в зависимости от скорости наблюдателя.
Это казалось невероятным – но так оно и оказалось на самом деле.
Допустим, у нас есть три мальчика – Петя, Вася и Коля, которые по сигналу одновременно зажигают фонарики. С точки зрения лапласова пространства-времени, как бы быстро мы ни двигались, фонарики для нас всё равно зажгутся одновременно.
А вот у Эйнштейна – нет! Одновременно фонарики зажгутся только в случае, если мы будем стоять на месте. А вот если полетим на ракете с огромной скоростью в одну сторону – увидим, что сперва свой фонарик зажёг Коля, потом Вася, а потом Петя. А если полетим в другую, то увидим, что первым фонарик зажёг Петя, потом Вася и только последним – Коля. С ума сойти, правда?
Искривление пространства-времени
Но это ещё только цветочки! С точки зрения новой теории пространство-время было не неизменным, оно искривлялось под действием массы – и, в свою очередь, искривление пространства-времени влияло на движение всех объектов во Вселенной.
Ещё в XVII веке английский математик Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения – тот самый, который про «все тела притягиваются друг к другу». Открыл, но не объяснил – почему же все тела притягиваются. Эйнштейн дал, наконец, теоретическое объяснение: все тела искривляют пространство-время вокруг себя, а уже искривление пространства-времени вызывает движение.
Сложно? Что ж, попробуем объяснить проще.
Возьмём плоский лист фанеры или плотного картона. В центр уложим теннисный мячик, а с краю положим маленький лёгкий шарик. Несильным щелчком запустим шарик вдоль края листа – он прокатится по прямой, совершенно «не обращая внимания» на теннисный мяч в центре.
Представим, что теннисный мячик – это Солнце, лёгкий шарик – это Земля, а лист фанеры – пространство-время. Как видите, если пространство-время неискривлённое, «плоское», Солнце и Земля никак не взаимодействуют.
Однако возьмём вместо листа фанеры четырёхугольную рамку с туго натянутой тонкой резиновой плёнкой или шёлковой тканью. Когда мы уложим теннисный мячик в центр, под его массой плёнка сразу же продавится, искривится. Запустим шарик – и увидим, что вместо прямой линии он начнёт «заворачивать» в сторону мячика; если удачно подобрать скорость и угол, то мы увидим, что он даже сделает несколько оборотов по закручивающейся спирали, прежде чем, наконец, столкнётся с объектом в центре. Выглядит так, будто теннисный мячик притягивает маленький шарик – хотя сами по себе они не притягиваются, внутри них нет никаких «магнитиков»!
В точности так же своей гравитацией Солнце искривляет пространство-время вокруг – и тем самым влияет на движение других объектов, «притягивает» их к себе. И не только Солнце – на самом деле любой обладающий массой объект в нашей Вселенной искривляет пространство-время (даже мы с вами). Просто для того, чтобы это искривление стало заметным, масса должна быть реально большой. И тогда...
Насколько большой должна быть масса, чтобы мы хотя бы что-то заметили? Массы нашей Земли, например, хватит – 6 секстиллионов тонн?
Да, этого вполне достаточно. Гравитация нашей планеты искривляет пространство-время вокруг, из-за чего возникают довольно забавные эффекты. Например, скорость времени изменяется в зависимости от высоты над поверхностью Земли: чем выше, тем быстрее идёт время!
Представьте себе – вы учитесь в 3-м классе «В», у которого кабинет находится на первом этаже школы. А ваша лучшая подруга – в 3-м классе «А», у которого кабинет на четвёртом этаже. Так вот, ваши наручные часы идут медленнее, чем у вашей подруги!
И уроки на первом этаже длятся дольше, чем на четвёртом (что плохо)! А перемены длиннее (что хорошо)! Более того – на первом этаже идут медленнее и ваши внутренние биологические часы – то есть вы медленнее растёте (что плохо) и медленнее стареете (что хорошо).
Разница невероятно крохотная – но она есть, и современные приборы могут её обнаружить! (Так что не торопитесь селиться в небоскрёбах.)
Когда учёные впервые запустили в космос навигационные спутники, они столкнулись с тем, что, казалось бы, правильно настроенные датчики давали очень большие ошибки. Скажем, объект находится «здесь», а спутник показывает, что объект находится «вон там», в пятидесяти метрах!
Пятьдесят метров – это для навигационного спутника (да даже обычной программы-навигатора в смартфоне) очень большая погрешность...
Наконец, физики догадались, в чём дело: из-за искривления пространства-времени часы на поверхности Земли шли медленнее, чем на спутниках, отсюда и возникали регулярные ошибки. На высоте 1000 километров разница составляет 9 наносекунд – крошечное, казалось бы, время, но его оказалось вполне достаточно для возникновения ошибок. Как только в программу спутников внесли изменения, которые учитывали замедление времени в гравитационном поле, всё сразу заработало как надо!
Время, стой, раз-два!
Однако по космическим меркам наша Земля – всё-таки крохотная пылинка. А вот вблизи по-настоящему массивных объектов замедление времени может быть очень большим – время может течь и в два, и в три, и в десять раз медленнее, оно может вообще остановиться!
Например, если бы мы могли отправить часы на границу чёрной дыры (вспоминаем августовский номер «Лучика»), на её горизонт событий, то увидели бы, как эти часы встали. Не потому что сломались, нет – потому что время там остановлено!
Звучит невероятно, но это так и есть.
Или так – представьте себе, что мы отправили к чёрной дыре супербыстрый космический корабль, а командиром назначили Веснушку (фантастика, конечно, но кто нам запретит?). Корабль долетает до чёрной дыры, делает один виток вокруг и возвращается на Землю. И что же мы увидим?
Веснушке всё те же 10 лет, а Лучик к тому времени уже вырастет, окончит школу, институт, станет уважаемым профессором, у него уже будут свои взрослые дети и внуки... Казалось бы, всего лишь один виток вокруг чёрной дыры – а замедление времени такое, что за пару часов «там» может пройти 50 лет «тут». Такие дела.
Можно ли увидеть искривление пространства-времени?
Замедление времени вблизи массивных объектов – не единственное доказательство существования искривлённого пространства-времени. Другим доказательством стало открытие искривления световых лучей.
Мы привыкли считать, что луч света всегда «летит» по прямой, что прямее светового луча вообще ничего не бывает. Однако если на пути луча света вдруг оказывается объект с большой массой (звезда, а ещё лучше – сразу целая галактика), то луч вдруг «сворачивает» с прямого пути и начинает огибать этот объект, будто велосипедист, объезжающий яму посреди дороги!
В 1985 году астрономами в созвездии Пегаса был обнаружен причудливый объект в форме креста – точнее, четыре ярких объекта вокруг одного центрального. Измерения поставили учёных в тупик – получалось, что все четыре объекта «по краям» абсолютно одинаковые «близнецы», что это на самом деле не четыре объекта, а один и тот же!
Оказалось, так и есть. Четыре объекта по краям – это очень далёкий квазар, который находится от нас на расстоянии в 8 миллиардов световых лет, а объект в центре – огромная эллиптическая галактика, которая расположена «всего лишь» в 400 миллионах световых лет, то есть в 20 раз ближе квазара. Громадная гравитация галактики искривляет пространство-время вокруг себя, в итоге мы видим квазар, который на самом деле расположен далеко позади галактики!
Удивительный объект назвали «крест Эйнштейна», в честь первооткрывателя искривления пространства-времени.
В 2010 году космический телескоп «Хаббл» заснял ещё один подобный объект – «Космическую подкову». Посмотрите на фотографию на странице журнала выше. Оранжевый объект в центре – это массивная эллиптическая галактика, голубая же «подкова» вокруг – это совершенно другая галактика, расположенная далеко позади первой!
В точности как того требует теория относительности Эйнштейна, свет от дальней галактики «огибает» ту, которая расположена ближе к Земле!
* * *
Вы читали статью из журнала «Лучик».
Канал "Лучика" в "Телеграм": https://t.me/luchik_magazine
Страница "Лучика" "ВКонтакте": https://vk.com/lychik_magazine
Бесплатно скачать и полистать номера журнала "Лучик" можно здесь: https://www.lychik-school.ru/archive/ Выписать журнал с доставкой в почтовый ящик – на сайте Почты России.
В Питере шаверма и мосты, в Казани эчпочмаки и казан. А что в других городах?
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.
Реклама АО «Кордиант», ИНН 7601001509
Последняя фотография стола Эйнштейна
Последняя фотография стола Эйнштейна сделанная через несколько часов после его смерти 18 апреля 1955 года.
https://t.me/zabytaya_realnost/581
Эйнштейн отказался от немецкого гражданства
Немецкий ученый Альберт Эйнштейн получает свидетельство гражданина США из рук судьи Филиппа Формана, 1940 год. Альберт Эйнштейн покинул Германию в 1933 г. с приходом к власти нацистов и переехал в США.
Узнав о страшных преступлениях своей страны, он отказался от немецкого гражданства и членства в Прусской и Баварской академиях наук. Принципиально не принимал участия в работах по созданию атомного оружия.
Телеграм — История Веков
Эйнштейн и Оппенгеймер в Принстоне 1947 год
Пишу книгу на странную тему. Интересно ваше мнение
Привет, Пикабу. Давно читаю, но вот первый раз решил написать. Интересно ваше мнение.
Сейчас в процессе написания книги или даже лучше сказать, что в процессе подготовки написания: собираю материал, готовлю черновики, делаю свои небольшие исследования. У книги, пока что, нет названия, но она будет совмещать в себе два несовместимых направления: квантовую физику и психологию. Только не спешите с выводам) Не будет никакой эзотерики, визуализации и всего типа «думай вот так и через две недели у тебя будет три тарелки супа не вставая с дивана» (Доставка и принесенный мамой суп не в счёт, это уже совсем другая магия)
В моей книги я хочу сделать скорее наоборот. Рассмотреть , как к подобным эзотерическим штукам относятся ученые, квантовые физики, какие эксперименты подтверждают или опровергают популярные «психологические тезисы». То есть, подойти с научной точки зрения и своими выводами. Рассмотреть, как, например, знания о многомировой интерпретации влияют на наш выбор или почему «Он не играет/играет в кости» и что это для нас меняет, и много чего другого «интересного»
Почему я считаю, что у меня получится и какие у меня вообще в этом знания? Не буду врать, что у меня специальное образование, куча наград и вообще я гений, миллиардер и человек-паук. Я просто самостоятельно изучаю квантовую физику на протяжении 7 лет и очень много читаю книг по психологии, где начал находить много интересных пересечений именно с квантовой физикой. За это время у меня накопилось много записей, черновиков и просто наблюдений, которые, как я уже понял, не поместятся и в одну книгу. Да и изначально я хотел сделать просто большой черновик для себя, но пару друзей сказали, что из всего материала может выйти даже что-то интересное. Я точно не из тех людей, которые думают, что именно его книга, работа , бизнес точно станут успешными, а другие дураки, что этого не делали. Наоборот, хотелось бы узнать мнение людей насколько вообще такое может кого-то заинтересовать?
Возможно, если бы вам было интересно, то я делился бы тут с вами своими мыслями, наработками, планами глав и другой интересной информацией во-время написания книги.
за ошибки извините, писал с телефона. Наверное, получилось сумбурно, но, надеюсь, мысль и корректный вопрос смог донести.
Эйнштейн у моря в роскошных сандалиях
Альберт Эйнштейн с другом в Нассау-Пойнт, Нью-Йорк, в спортивных сандалиях. 1939 год.