Трудно даже сказать, сколько раз я вспоминал приведенную здесь поучительную притчу в угаре «новой жизни», возникшей на развалинах научных школ мирового уровня, с тоской наблюдая криминальное всевластие союза олигархов и бюрократии, совершенно осатаневших от полной безнаказанности. Но… безвестный мифотворец был абсолютно прав – прошло и это. Как-то даже удалось прибиться к глянцевому бульварному журналу, устроившись там «свадебным генералом», очень осторожно критически комментирующим несусветную чушь всяческих астрологов, контактеров и экстрасенсов, окончательно сошедших с ума от безбрежной свободы излагать простофилям свои примитивно-убогие фантазии, граничащие с чудовищной глупостью. Возникла и обратная связь с читателями, которые часто благодарили меня за то, что я раскрыл им глаза на жуликов и прохиндеев, увешанных «эзотерическими» дипломами об окончании всяческих «магических» школ колдунов и целителей. Вот как-то раз, на самом пороге Миллениума, среди обычного потока писем мне попался на глаза толстый конверт, обклеенный зелеными марками с красивыми минаретами. В сопроводительной записке от Михаила Шапкина, проживающего в Ташкенте, говорилось:
Дальше шел собственно текст рукописи, который мой среднеазиатский корреспондент предвосхитил броским заголовком «Вы ошибаетесь, мистер Эйнштейн, эфир существует!», сделанным красным карандашом. Тут я заметил, что и все остальные страницы густо испещрены цветными пометками и густо покрыты восклицательными и вопросительными знаками, а на полях даже выписаны простым карандашом какие-то формулы. Скептически хмыкнув, поскольку все это сильно напоминало послания разных непризнанных гениев, присылавших «теории всего» в нашу редакцию, я принялся за чтение.
Конечно же, я ни на миг не мог допустить, что волею случая мне в руки попала неизвестная работа Теслы, но сама по себе стилизация вызывала уважение обилием вполне достоверных деталей. Смущали только «эфирные акценты», которые показались мне совершенно излишними при анализе творчества великого изобретателя.
Решительно настроившись на немедленный ответ, я решил начать с критики «эфирных воззрений», которые самым непостижимым образом уже целое столетие появляются в околонаучных трудах инженеров разного ранга, вплоть до кандидатов и даже докторов технических наук. Почему-то именно эти научно-технические работники особенно яростно защищают отжившие эфирные представления, по сути дела занимаясь вопросами, лежащими вне сферы их профессиональных интересов.
Итак, я начал с того, что попытался рассказать своему корреспонденту об истории «эфирной экспансии» в научных теориях позапрошлого века[19].
Прежде всего я решил объяснить, что понятие эфира является одним из древнейших метафизических образов, дошедших до нас из древнегреческой философии, где оно сопоставлялось с понятиями «воздух», «небо» или «верхние области небосвода». Еще античные мыслители пытались при помощи небесного эфира объяснить принципы движения Луны и планет, да и всего мироздания в целом. Любопытно, что при этом древние мыслители разработали «схему применения» нескольких эфиров, имеющих разные качества, такие как плотность, вязкость и температура, к тому же занимающие разное положение в небесных сферах.
Ответ на мои краткие замечания мой «друг по переписке» решил вложить в уста великого изобретателя:
Эфир – сверхтвердая и неуловимая субстанция, странные качества которой ни тогда, ни сейчас никто не смог бы объяснить (конечно, с научной точки зрения). Зачем же понадобилась ученым такая противоречивая модель эфира? Для объяснения распространения света!
Между тем само понятие эфира зародилось в то время, когда ученые впервые попытались осмыслить природу света. Автором первой эфирной теории света был выдающийся голландский математик, астроном и физик Христиан Гюйгенс, который в 1678 г. сделал сообщение об этом на одном из заседаний новообразованной парижской Академии наук.
В своем труде «О причине тяготения», опубликованном в 1690 г., ученый ввел особый вид «тонкой эфирной материи», состоящей из неких мельчайших частиц (мельче, чем частицы светоносного эфира). По мысли Гюйгенса, этот «гравитационный эфир» циркулирует вокруг Земли во всех направлениях с очень большой скоростью, а сама сила тяготения возникает из-за того, что при столкновении с частицами «гравитационного эфира» материальные тела получают импульс, направленный в сторону Земли. Эта вычурная модель, являясь дальнейшим развитием идей Декарта, не могла объяснить очень многие закономерности тяготения, в частности, постоянство ускорения силы тяжести для всех тел. Поэтому еще при жизни Гюйгенса его модель была полностью вытеснена теорией всемирного тяготения Ньютона.
Согласно теории Гюйгенса, светящееся тело, будь то Солнце, свеча или разряд молнии, порождает некие колебания мировой всепроникающей среды эфира, и эти волны, распространяясь во все стороны, доносят свет до глаз наблюдателя. К тому времени уже было точно установлено, что звук, вызываемый колебаниями таких материальных тел, как колокол, духовые музыкальные инструменты или барабан, представляет собой волны плотности воздуха, распространяющиеся в атмосфере со строго определенной скоростью.
Совершенно иначе относился к гипотезе эфира гениальный современник Ньютона Христиан Гюйгенс, который дал эфиру специальную физическую службу, заставив его объяснять оптические явления. Созданная Гюйгенсом гипотеза «светового эфира», мыслившегося в виде упругой материальной среды, через которую могут проноситься волны сжатия и разрежения, воспринимаемые нами, как световые явления, вела больше столетия неравную борьбу с ньютоновской корпускулярной теорией света (гипотезой истечения).
Например, колебания, вызванные звоном колокола, распространяются во все стороны, как круги по воде от брошенного камешка. Если бы ударили по колоколу, находящемуся в вакууме, где нет воздуха, в котором распространялись бы колебания, то не было бы и звука. В теории света Гюйгенса лучи распространяются точно так же, как и волны звука, правда, свет легко распространяется и в вакууме, а это значит, что и там есть некая материальная среда, которую ученый и назвал светоносным эфиром.
Похоже, что и эта порция критических замечаний была проигнорирована моим заочным собеседником, решившим напрямую приступить к описанию тесловских «электроэфирных» экспериментов:
Предположив, что только примеры великих естествоиспытателей смогут хоть как-то поколебать упорную позицию моего оппонента, я решил продолжить рассказ о выдающихся мыслителях, сталкивающихся с понятием «эфирной среды».
…Ньютон протестовал против такой возможности, столь любезной епископу Беркли, и считал ее философски нелепой, полагая, что все такие мнимые «действия на расстоянии» (тяготение, взаимодействия намагниченных или наэлектризованных тел) должны в конечном счете объясняться действием промежуточной среды, которую он называл эфиром. Но, по мнению Ньютона, было еще слишком рано заниматься рассмотрением механизма такой передачи действия через эфирную среду, как это делал, например, Декарт, объяснявший движение планет увлекающим их эфирным вихрем. Поэтому Ньютон ограничивался математическим описанием «действий на расстоянии» и, допуская существование эфира, «не придумывал гипотез» о его физической природе.
Так, величайший из естествоиспытателей Исаак Ньютон почти 40 лет ставил опыты и размышлял над природой света. В 1704 г. он опубликовал капитальный труд, где дал объяснение многих оптических явлений. Его книга называлась «Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света»[21]. В отличие от его знаменитых «Начал», написанных на латинском языке и предназначавшихся для специалистов, эта книга была написана на английском языке в увлекательной и доходчивой форме и содержала огромный экспериментальный материал. Надо заметить, что на протяжении всей своей жизни, несмотря на гордый девиз «Гипотез не строю», великий физик настойчиво размышлял над природой сил мирового притяжения, связывая их с особой эфирной средой:
Эфирная среда будто бы имеет то же строение, что и воздух, но значительно больше разреженная, тонкая и эластичная…
Итак, может быть, все вещи произошли из эфира…
Гравитационное притяжение Земли может также причиняться непрерывной конденсацией некоторого иного, схожего эфирного газа. Этот газ – не основное тело косного эфира, но нечто более тонкое и субтильное, рассеянное в нем, имеющее, возможно, маслянистую или клейкую, вязкую и упругую природы…
Солнце, как и Земля, быть может, обильно впитывает газы для своего сияния и для сдерживания планет, – чтобы они не удалились от него.
Однако и сам Ньютон в глубине души сознавал, что его корпускулярная теория не объясняет всех световых явлений. В частности, большие трудности возникали при построении схемы интерференции световых корпускул. Это явление, хорошо знакомое из школьного курса физики, возникает при сложении нескольких волн, при этом колебания либо усиливаются, или ослабляются, или даже совсем затухают. После долгих размышлений Ньютон решил дополнить корпускулярную модель излучения еще и неким понятием загадочных «эфирных волн», при этом он выразил мнение, что для объяснения световых явлений требуются обе теории – и корпускулярная, и волновая. Надо сказать, что великий физик безоговорочно признавал понятие светоносного эфира, считая предположение о возможности воздействия на расстоянии одного тела на другое в вакууме без посредства какой-либо передающей среды вопиющим абсурдом, который не может принять ни один человек, «наделенный способностью к последовательному философскому мышлению».
Похоже, что и гений Ньютона, полный сомнений в реальности эфирной среды, не убедил моего корреспондента, который выдал еще одну порцию «тесловской» рукописи:
Несколько расстроенный упрямством моего собеседника, я в сердцах написал, что в течение многих столетий ученый мир считал отрицание наличия эфирной среды столь же нелепым, как необходимость воды для плавания или воздуха для полета. Несмотря на крайнюю загадочность своей природы, светоносный эфир, по убеждению ученых, наполнял собой все пространство, пронизывая всякое вещество настолько, что даже заполнял промежутки между атомами твердых тел. Однако, признавая необходимость эфирного мироздания, ученые мужи никогда не прекращали бурных споров о его происхождении и природе. Одни научные школы считали, что эфир имеет свойства сверхтвердой и абсолютно упругой среды. Другие отмечали такие его свойства, как инертность по отношению к обычным физическим телам и всепроникающую способность. Третьи вообще предлагали рассматривать эфирную среду как некую универсальную консистенцию, совершенно непостоянную в своих проявлениях и реализующую самые разные свойства подобно обычной воде, существующей в трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном. Именно такого мнения и придерживались Майкельсон совместно с Морли, планируя свой знаменитый эксперимент, навсегда похоронивший идею об этой всепроникающей мировой субстанции.
Измерение скорости света в различных направлениях было осуществлено в знаменитом опыте Майкельсона (1881 г.). Здесь не место входить в детали описания этого опыта, тем более что он общеизвестен; для нас важно лишь то, что из этого опыта вытекает равенство скорости света по всем направлениям, что противоречит сделанному выше выводу и делает невозможным обнаружение таким способом скорости Земли по отношению к эфиру.
Честно говоря, я никак не рассчитывал получить ответ от убежденного «эфиромана», зная, что переубедить сторонников этой нелепой в своей архаичности концепции довольно трудно. Однако вскоре пришло письмо, где, как бы негласно отметая мои возражения, автор продолжал обсуждение загадочных материалов великого изобретателя:
Такое невнимание к моим аргументам в очередной раз разбудило мой полемический азарт, и я отправил своему адресату целое небольшое историческое исследование, продолжив с того момента, когда Майкельсон начал изучать «прохождение светового потока через эфирную среду» с усовершенствования метода измерения скорости света при помощи вращающегося зеркала. Этот метод был предложен в свое время выдающимся французским физиком Леоном Фуко.
В 1887 г. совместно с Э. Морли Майкельсон провел эксперимент, известный как эксперимент Майкельсона – Морли. В нем определялась скорость движения Земли относительно эфира. Вопреки ожиданию, во время эксперимента (как и в его более поздних и более точных модификациях, проводящихся до настоящего времени) не обнаружилось движение Земли относительно эфира. Впоследствии этот результат стал одним из первых опытных подтверждений теории относительности.
Эдвард Уильямс Морли родился 29 января 1838 г. в Ньюарке (США) в семье священника. Он получил теологическое образование и некоторое время даже был священником конгрегационалистской церкви. Однако постепенно интересы Морли сместились в область естествознания. Он начал преподавать химию и одновременно вести экспериментальные исследования. В химии Морли был страстным поборником точных количественных экспериментов и к началу сотрудничества с Майкельсоном уже завоевал репутацию серьезного исследователя. Однако наибольшую известность получили его работы в области интерферометрии, выполненные совместно с Майкельсоном. В химии же высшим достижением Морли было точное сравнение атомных масс элементов с массой атома водорода, за которое ученый был удостоен наград нескольких научных обществ.
В эфирной модели Майкельсона мы видим материальную всепроникающую субстанцию в своей абсолютной неподвижности (относительно своих же частей), дающей совершенную систему отсчета для любых движений во Вселенной. В таком случае наблюдатель, находящийся на поверхности Земли и несущийся вместе с ней в пространстве вокруг Солнца, должен ощущать «эфирный ветер» подобно тому, как стоящий на палубе идущего с большой скоростью судна матрос чувствует на лице дуновение ветра, хотя на самом деле воздух совершенно спокоен. Майкельсон без конца ломал голову над будущим опытом, думая о нем даже по ночам. «Эфирное море», в которое мы погружены, как рыбы в воду, должно в какой-то мере замедлять распространение света, и это замедление должно быть доступно измерению.
Следующий пример пояснит ход дальнейших рассуждений. Каждому пловцу известно, даже если он не понимает причины такого явления, что легче переплыть движущийся поток воды поперек и вернуться назад, нежели преодолеть то же расстояние вверх или вниз по течению и обратно. Так, многие рыболовы замечали, что на весельной лодке переплыть на другой берег реки и обратно быстрее, чем вверх по течению и назад.
Вспомните катание на роликах, коньках или велосипеде. Даже при совершенном безветрии (как говорят моряки, штиле) во время движения чувствуется ток воздуха как результат перемещения относительно него.
Майкельсон считал, что сможет обнаружить эфирный ветер, налетающий на Землю, при ее движении в неподвижном эфире. Для своего эксперимента он сконструировал довольно сложную установку, но сама схема опыта была очень проста – ученый измерял скорость света вдоль и поперек полета Земли в эфирном океане. Ясно, что, если ветер дует вам навстречу, ваша скорость снижается, а если сбоку, то только нарушается ваше равновесие.
Пользуясь этой простой аналогией, Майкельсон рассудил, что эфир будет меньше замедлять свет, если он распространяется под прямым углом к направлению движения Земли вокруг Солнца, чем если он движется в пространстве в том же направлении, что и Земля. Если же эфира не существует, тогда направление распространения света не будет играть никакой роли. Экспериментатор построил схему своего опыта следующим образом. Он пошлет один луч света на известное расстояние в каком-нибудь одном направлении, а другой луч – на такое же расстояние под прямым углом к первому лучу. Оба луча будут отправлены одновременно и возвратятся в одну и ту же исходную точку. Если эфир действительно существует, лучи, как в случае с двумя гребцами, должны вернуться в исходную точку в разное время, и будет иметь место явление интерференции – одного из свойств волнового движения. Оно выразится в том, что в точке пересечения волн двух лучей получатся перемежающиеся полосы света, известные как характерная картина интерференции.
Объясняя результаты эксперимента Майкельсона – Морли, можно было, конечно, вернуться к средневековой картине мира в геоцентрической системе отсчета с абсолютно неподвижной Землей, вокруг которой вращалась бы вся остальная Вселенная. Но со времен Коперника ученые уже получили много экспериментальных доказательств движения Земли. Да и кто же в конце «просвещенного» века пара и электричества мог согласиться с абсурдной идеей обращения гигантского светила, которое в 1 300 000 раз больше Земли, вокруг нашей планеты? Ну а звезды, чудовищные по размерам и массе и отстоящие от нас на расстояния, измеряемые уже даже не привычными километрами, а космическими световыми годами, проходимыми светом с невообразимой скоростью в 300 000 км/с? Какие совершенно невообразимые скорости должны были бы иметь звездные маяки Вселенной, отстоящие на миллионы световых лет, чтобы успеть за сутки обернуться вокруг космической пылинки под названием Земля!
Казалось бы, Майкельсон задумал вовсе не такой уж трудный опыт, однако на самом деле осуществить его было в высшей степени сложно. Ведь свет распространяется с огромной скоростью, пролетая в пространстве 300 000 км за каждую секунду, а замедление одного из лучей будет в самом лучшем случае ничтожно мало. Наша Земля движется по орбите тоже с немалой скоростью, оставляя за собой каждую секунду где-то по 30 км, но свет все равно распространяется в 10 000 раз быстрее. Для проведения такого опыта нужен был прибор необычайной чувствительности в сочетании с безукоризненной техникой экспериментатора. Малейшая неточность инструментов, неуловимая ошибка человека, проводящего опыт, – и все результаты пойдут насмарку. Итак, Майкельсон и Морли начали серию своих измерений… Опыты повторялись много раз в различное время суток и года и всегда давали четкий отрицательный результат. Движение эфира зафиксировать не удавалось, и скорость света была абсолютно одинакова во всех направлениях!
Опыты завершились в июле 1887 г. Когда все результаты были сведены воедино и проанализированы, а все подсчеты сделаны и неоднократно проверены, исследователи оказались перед лицом упрямого факта, разрушавшего всю их стройную теорию. Против всякого ожидания, смещения того порядка, которого требовала гипотеза неподвижного эфира, обнаружено не было. Это было похоже на смертный приговор представлению о неподвижном эфирном океане. Майкельсон довольно благосклонно относился к теории неподвижного эфира и надеялся, что опыт позволит его обнаружить. Как же иначе могли распространяться электромагнитные колебания, в том числе световые волны? Опять результат тонко задуманного и блестяще выполненного эксперимента привел Майкельсона в полное недоумение.
Какой же вывод можно было сделать из такого решительно не удавшегося эксперимента?
Майкельсон и Морли послали свое сообщение под заглавием «Об относительном движении Земли и светоносного эфира» в крупнейшее научное периодическое издание того времени –
Получалось, что в каком бы направлении ни двигался наблюдатель, уловимой разницы в скорости света не обнаруживалось. Иными словами, приходилось признать невероятное: как бы быстро вы ни бежали за светом, догнать его невозможно. Он по-прежнему будет убегать от вас со скоростью 300 000 км/с. Такое заключение противоречило всему человеческому опыту. Самолет, который летит со скоростью 600 км/ч при попутном ветре, дующем со скоростью 50 км/ч, делает относительно какой-нибудь неподвижной точки 650 км/ч. Если же он летит против ветра, его скорость уменьшится до 550 км/ч. Поскольку Земля движется вокруг Солнца со скоростью примерно 30 км/с, скорость светового луча, идущего в одном с Землей направлении, должна быть больше скорости луча, идущего в обратном направлении. Однако опыт Майкельсона опровергал это предположение.
Следующий ответ также касался лишь гипотетической рукописи, и я уже не удивлялся такому странному стилю ведения беседы. Так, мой далекий корреспондент писал:
Я прочитал с большим интересом об удивительно тонком эксперименте господ Майкельсона и Морли, пытающихся решить важный вопрос о том, насколько эфир увлекается Землей. Их результат кажется противоположным другим экспериментам, показывающим, что эфир в воздухе может быть увлечен только в незначительной степени.
Я полагаю, что чуть ли не единственная гипотеза, которая может примирить это противоречие, состоит в том, что длина материальных тел изменяется по мере их перемещения через окружающий их эфир на значение, зависящее от квадрата отношения их скорости к скорости света.
Конечно же, я попытался оставить последнее слово за «истинной наукой», и следующее письмо больше напоминало научно-популярную статью.
После шокирующих отрицательных результатов эксперимента Майкельсона – Морли в 1892 г. ирландский физик Джордж Френсис Фицджеральд предложил довольно необычное объяснение полученных результатов, считая, что под воздействием встречного давления эфира все размеры окружающих предметов и, конечно же, измерительных приборов сокращаются в направлении движения нашей планеты по орбите.
Так, в заметке «Эфир и атмосфера Земли», направленной в журнал
Отрицать эфир, по словам Эйнштейна, значило бы допускать, что пустое пространство не имеет никаких физических свойств. В действительности оно обладает большим количеством свойств (если судить по тому, что для их описания единая теория поля употребляет 16 функций); но не следует только представлять его себе состоящим из частей, по отношению к которым имеет смысл понятие движения. Эйнштейн по этому поводу говорит следующее: «Называемое “пустым” пространство в физическом отношении ни однородно, ни изотропно: мы вынуждены описывать его состояние с помощью десяти функций – гравитационных потенциалов. Но, таким образом, и понятие эфира снова приобретает определенное содержание, которое совершенно отлично от содержания понятия эфира механической колебательной теории. Эфир всеобщей теории относительности есть среда, сама по себе лишенная всех механических и кинематических свойств, но в то же время определяющая механические и электромагнитные события».
Через три года к аналогичным выводам пришел выдающийся голландский физик Хендрик Лоренц, математически развивший и дополнивший данную идею. Эта теоретическая разработка, получившая название «сокращение Лоренца – Фицджеральда», сыграла важную роль в становлении специальной теории относительности, в которой Эйнштейн ввел аналогичные формулы, но при этом отказался от концепции эфира.
В 1892 г. Лоренц дал объяснение отрицательным результатам опыта Майкельсона – Морли по определению скорости движения Земли относительно неподвижного эфира, выдвинув независимо от Фицджеральда гипотезу о сокращении размеров тел в направлении их движения (сокращение Лоренца – Фицджеральда). В 1895 г. он также ввел понятие релятивистского времени, которое для движущихся тел протекает иначе, чем для покоящихся. В 1904 г. ученый вывел формулы, связывающие между собой координаты и время для одного и того же события в двух разных инерциальных системах отсчета (преобразование Лоренца). Из этих формул следовали все кинематические эффекты специальной теории относительности. В том же году Лоренц получил формулу, связывающую массу электрона со скоростью его движения.
Если рассчитать сокращение Лоренца – Фицджеральда для 12 000-километрового диаметра Земли, летящей по орбите со скоростью около 30 км/ч, то мы получим всего какие-то 5–6 см! Конечно, зафиксировать такое сокращение размеров нашей планеты очень трудно, но в принципе возможно… скажем, с помощью системы спутников. Но… вспомним Алису из Страны чудес: «Нужно бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте, а чтобы куда-нибудь попасть, надо бежать как минимум вдвое быстрее!» Для этого нам потребуется разогнать спутники ровно до такой же скорости в направлении, противоположном движению Земли. А подобный эксперимент пока еще современной науке недоступен. Можно, конечно, увеличивать скорость движения спутников, и при ее значениях в 260 000 км/с сокращение уже достигнет половины первоначальной длины движущегося объекта.
Эксперименты со светоносным эфиром, проведенные Майкельсоном и Морли, казалось бы, навсегда вывели из научного обращения этот надуманный образ, однако некоторые ученые еще долго продолжали сомневаться в достоверности отсутствия какого-либо «эфирного ветра», обдувающего нашу планету в ее пути вокруг Солнца. Многие просто не могли примириться с тем, что таким образом окончательно поставлена точка в великом научном споре, ведь незначительные расхождения в скорости света, время от времени наблюдавшиеся Майкельсоном и Морли, указывали на принципиальную возможность наличия и более существенных отклонений, которые просто вошли в экспериментальные погрешности.
Одним из наиболее упорных приверженцев идеи существования мирового светоносного эфира на Североамериканском континенте был видный физик, президент Американского физического общества, академик Дейтон Миллер. В середине 1890-х гг. он уговорил Морли повторить на новом уровне его знаменитый эксперимент, выполненный вместе с Майкельсоном. Почти десять лет новая творческая команда занималась разработкой и реализацией новой экспериментальной программы, в которой были приняты все необходимые меры предосторожности против возможных погрешностей и внесены кое-какие изменения в конструкцию измерительного прибора. К обсуждению плана экспериментов присоединились другие видные сторонники «партии эфира», высказывавшие самые разные идеи относительно материала и конструкции аппарата. В связи с этим окончательный вариант интерферометра представлял собой громадный стальной пятиметровый крест, плавающий в ртутной ванне. Для чистоты эксперимента исследователи установили свой прибор в той же подвальной лаборатории Кливлендской обсерватории. После многочисленных опытов Миллеру и Морли все же удалось получить значение, намного превосходящее те небольшие отклонения, которые наблюдал Майкельсон и которые он приписывал различным погрешностям.
Воодушевленные успехом, исследователи решили перенести опыты на высоту в несколько сотен метров от уровня моря, чтобы узнать, окажет ли какое-нибудь влияние на результаты опыта изменение внешней среды. На этот раз сдвиг интерференционных полос был не таким однозначным, и творческий коллектив Морли и Миллера распался из-за разной интерпретации полученных результатов. Морли решительно считал результат отрицательным, а Миллер так же решительно собирался продолжать поиски более убедительных доказательств существования эфира и упорно проводил опыты в полном одиночестве.
Убедительных для научного сообщества доказательств Миллер так и не получил, хотя привлек всеобщее внимание своим оригинальным экспериментом в 1925 г., когда смонтировал свое оборудование в обсерватории Маунт-Вильсон, расположенной вблизи города Пасадены на вершине одноименной горы в Калифорнии, на высоте 1800 м над уровнем моря. Стальную, несущую приборы, крестовину Миллер заменил бетонным основанием, считая, что это полностью исключит влияние магнитного поля Земли. Проведя тысячи наблюдений, он сделал сенсационное заявление о возрождении светоносного мирового эфира, ведь полученная им разница в скоростях распространения света в прямом и поперечном направлении движения Земли вокруг Солнца достигала 10 км в секунду! Однако более тщательный анализ опубликованных ученым результатов измерений выявил существенные систематические погрешности, которые вряд ли позволяли делать такие смелые и однозначные выводы. Миллер не принял подобную аргументацию и до самой своей кончины в 1941 г. продолжал утверждать, что на горе Маунт-Вильсон им было зафиксировано «дуновение эфирного ветра».
Для «чистоты эксперимента» опыты решено было проводить в том же самом подвальном помещении пасаденской обсерватории Маунт-Вильсон. В ходе предварительной подготовки старое оборудование, в 90-х гг. XIX в. использовавшееся в экспериментах с эфирным ветром, было существенно модифицировано. Например, уже не нужно было ходить вслед за вращающейся каменной плитой – экспериментатор помещался на сиденье, приделанном к аппарату, и, таким образом, мог проводить наблюдения с бóльшими удобствами. По-иному были расположены и оптические приборы, а световое плечо (путь монохроматического луча) было увеличено с 16 до 26 м. Тем не менее в ходе многочисленных серий экспериментов, хотя наблюдения проводились через окуляр с микрометром, никакого сдвига интерференционных полос замечено не было.
В конце 1920-х гг. все попытки решить этот спорный вопрос ученые детально обсудили на специальной конференции, организованной знаменитым Калтехом (Калифорнийским технологическим институтом). Было представлено множество докладов, порой содержащих довольно хитроумные способы получения высокоточных результатов измерений. Послушать о том, как пытались реанимировать одну из самых значительных физических моделей прошлого, съехались многие выдающиеся ученые, в том числе нобелевские лауреаты Майкельсон и Лоренц. Общий же итог сообщений был весьма неутешителен для сторонников теории эфира, поскольку наглядно продемонстрировал его полное отсутствие в физической картине мира.
В 1948 г. Льюис Эссен, сотрудник английской Национальной физической лаборатории, поставил опыт с использованием изобретенного им прибора, основной частью которого был так называемый полый резонатор. По точности этот прибор был в десять раз эффективнее интерферометра Майкельсона, однако Эссен все равно получил отрицательный результат. И, наконец, еще через десять лет, в конце 1958 г., была сделана попытка «изловить» эфир при помощи молекулярного квантового генератора радиоволн – мазера.
Этот уникальный научный предшественник оптического квантового генератора – лазера – представляет собой квантовый усилитель микрорадиоволн, излучаемых молекулами газа (чаще всего используется аммиак). Скорость распространения этих радиоволн та же, что и скорость света, и они могут быть использованы вместо света в эксперименте Майкельсона с эфиром. Обычно в подобных опытах используется два мазера, при этом радиолуч одного из них посылается в направлении движения Земли по орбите, а другого – в противоположном направлении, после чего измеряется их частота. В случае наличия эфирного ветра должна наблюдаться разница. Было вычислено, что это определение будет иметь точность порядка одной биллионной, наибольшую из всех известных в истории. В американских и европейских исследовательских центрах подобные эксперименты проводились неоднократно вплоть до последнего времени. Все они однозначно показали полное отсутствие какой-либо эфирной среды, в тысячный раз подтвердив правоту классического опыта Майкельсона – Морли.
В отсутствие эфирного ветра и эфира как такового стал очевиден неразрешимый конфликт между классической механикой Ньютона (подразумевающей некую абсолютную систему отсчета) и уравнениями Максвелла (согласно которым скорость света имеет предельное значение, не зависящее от выбора системы отсчета), что и привело в итоге к появлению теории относительности. Опыт Майкельсона – Морли окончательно показал, что «абсолютной системы отсчета» в природе не существует. И сколько бы Эйнштейн впоследствии ни утверждал, что вообще не обращал внимания на результаты экспериментальных исследований при разработке теории относительности, сомневаться в том, что результаты опытов Майкельсона – Морли способствовали быстрому восприятию столь радикальной теории научной общественностью всерьез, вряд ли приходится.
Видный современный популяризатор научного знания Джеймс Трефил[22] так характеризует итоги поиска эфира:
Очевидно, что в своей «антиэфирной» аргументации я несколько перегнул палку, поэтому далекий среднеазиатский корреспондент решил «по-английски» выйти из нашей дискуссии, оборвав переписку…
Глава 2
Телегеодинамика
Мечта обуздать энергию излучения на самом деле совсем не нова; ее корни уходят в древнюю религию и мифологию. Греческий бог Зевс знаменит тем, что стрелял в смертных молниями. Северный бог Тор владел волшебным молотом, Мьеллниром, способным метать молнии, а индуистский бог Индра выстреливал энергетическим лучом из волшебного копья.
«Телегеодинамика» – так назвал Тесла науку о возможности передачи ультразвуком мощных толчков через землю для получения разрушительных действий на значительных расстояниях. Немного позднее он расширил круг этой науки, показав, как можно использовать ультразвук для нахождения отдаленных предметов, поисков полезных ископаемых, обнаружения подводных лодок. Предсказанные им возможности использования ультразвука подтвердились позднее.
В короткий срок Тесла установил, что с помощью ультразвука (то есть механических колебаний сверхзвуковой частоты) можно воздействовать на заранее определенные предметы и вызывать в них те или иные действия. Особенно большое значение имело открытие им возможности с помощью самых слабых колебаний, поддерживаемых непрерывно, производить весьма сильные разрушения, как только частоты этих колебаний попадут в резонанс с собственными колебаниями намеченного предмета. При этом действие направленных колебаний не коснется других предметов, обладающих иными частотами собственных колебаний. Открытие этого явления – так называемого избирательного резонанса – имело огромное значение для практического применения ультразвука.
Пролетели предвоенные десятилетия. На Атлантическое побережье Северной Америки от Нью-Йорка до Чарльстона опустились туманы и разбушевались штормы поздней осени 1943 г. В конце ноября этого переломного года в величайшей войне, которую знало человечество, на пирс Филадельфийских доков[23] вкатился роскошный черный «виллис» в сопровождении доджа с брезентовым верхом, набитого вооруженными морпехами. Из «виллиса» выбрались три человека – два среднего роста, плотные, если не сказать полноватые, а третий – худощавый и гибкий, в штормовом реглане и фуражке, обшитой золотым позументом. Военно-морской офицер поглубже надвинул козырек и, повернувшись спиной к порывистому бризу, раскрыл солидную кожаную папку с бронзовыми уголками. Достав несколько трепещущих на ветру листов, он стал показывать своим спутникам какие-то бумаги, изредка водя по ним пальцем в лайковой перчатке и кивая то на покрытую гребешками барашков бухту, то на стоящий у причальной стенки корабль. Один из штатских снял шляпу и подставил свежему морскому ветру роскошную седую шевелюру. Затем он что-то спросил, и троица не спеша тронулась к пирсу, о чем-то оживленно беседуя на ходу.
Подойдя к сходням, где, укрывшись плащами с глубокими капюшонами, стояли караульные, вооруженные карабинами с блестящими штыками, военный чин бросил какую-то команду морпехам, и те, быстро проскочив мимо охраны у трапа, лавируя по заставленной какими-то ящиками и приборами палубе, пробежали на корму. Там они сбросили маскировочный брезент, и взорам прибывших открылся странный длинный аппарат, прикрепленный вместо кормового орудия к крутящемуся артиллерийскому станку.
– Нет, Джон, что бы ты ни говорил, а контролировать режимы надо было с помощью какого-либо дополнительного оборудования, – мягко, вполголоса отстаивал свою точку зрения обладатель седой шевелюры.
– Да нет, Альберт, не в этом дело, – его собеседник в штатском, круглолицый, в щегольском пальто и модной шляпе, досадливо взмахнул рукой. – Мы продумали все возможные варианты, включили параллельные контуры и схемы, но здесь что-то явно недоработано в теории, причем именно в расчетах экстремальных режимов излучения…
– Видишь ли, Джон, мой друг Марсель Гроссман[24] как-то заметил: «Математик уже кое-что может, но, разумеется, не то, что от него хотят получить в данный момент». Точно так же часто ведет себя физик-теоретик, приглашенный дать совет физику-экспериментатору. В чем причина этой характерной неприспособленности?
– М-да, Альберт, позволь уж и мне себя считать теоретиком… А вообще-то, мои мальчики не раз перепроверяли все расчеты, и все же мне кажется, что здесь какой-то изъян самой концепции индуцированного излучения… Поэтому я и привез тебя сюда, чтобы ты, как говорится, воочию ознакомился с экспериментальными данными…
– Знаешь, Джон, до тех пор пока принципы, могущие служить основой для дедукции, не найдены, отдельные опытные факты теоретику бесполезны, ибо он не в состоянии ничего предпринять с единичными эмпирически установленными общими закономерностями. Наоборот, теоретик беспомощно застывает перед единичными результатами эмпирического исследования до тех пор, пока не раскроются принципы, которые он сможет сделать основой для дедуктивных построений…
Круглолицый саркастически рассмеялся и бросил быстрый взгляд на третьего собеседника, того, что в мундире: