Помоги проекту - поделись книгой:
Пятый постулат Евклида гласит, что параллельные линии никогда не пересекаются. Гаусс и Риман расширили этот постулат, включив в него геометрию объёмных тел, например сфер. Если нарисовать на сфере две параллельные линии, поднимающиеся вверх от экватора, то они сойдутся на Северном полюсе.
Эйнштейн в Берлине
Работа над описанием гравитации как искривлённого пространства-времени (то есть, по сути, над её обобщением) заняла у Эйнштейна целых восемь лет. За это время он успел переехать из Цюриха в Берлин.
Эйнштейн родился в Ульме на юге Германии, но в 1896 году в возрасте 20 лет отказался от немецкого гражданства из-за отвращения к царившему на его родине милитаризму. Несмотря на это, когда ему предложили пост в университете в Берлине, он согласился, и Берлин стал его домом с 1914 года до прихода Гитлера к власти в 1933 году. После этого евреям стало слишком опасно оставаться в Германии, и Эйнштейн эмигрировал в США.
В Берлин его заманили Макс Планк и Вальтер Нернст. Эти два светоча немецкой (да и всемирной) науки однажды приехали в Цюрих с предложением, от которого Эйнштейн не мог отказаться: получить прибыльное место профессора в Берлинском университете без чтения лекций студентам. Берлин быстро превращался в центр научного мира, и возможность ежедневно общаться с лучшими учёными планеты была крайне привлекательна для человека, который многие годы провёл в своего рода интеллектуальном отшельничестве в Швейцарском патентном бюро. Кроме того, отъезд помог ему освободиться от уз тяготящего его брака.
Пока Эйнштейн поднимался всё выше и выше на интеллектуальный Олимп, Милеву затягивали быт и воспитание детей. Уже этого одного было достаточно, чтобы посеять неприязнь между супругами, но в довершение всего Эйнштейн оказался совершенно не приспособлен к семейной жизни. Он был не в состоянии сочетать глубокую концентрацию, необходимую для фундаментальных научных открытий, с повседневными обязанностями или межличностными отношениями.
Ньютон избавил себя от этих проблем, оставшись холостяком. Насколько нам известно, близких привязанностей у него тоже не было. Эйнштейн же, как он ни кичился своей исключительностью, поступил в соответствии с традицией и женился на Милеве, так как этого требовали обстоятельства. Через некоторое время она забеременела и родила ребёнка, которого быстро отправили в Сербию к её семье. Скорбь от разлуки с малышкой, чьё существование пара скрывала даже от друзей, должна была оказывать большое давление на их брак. В свою бытность наивными студентами Швейцарской федеральной политехнической школы Милева и Эйнштейн мечтали, как будут жить в счастливом союзе, но реальность оказалась непохожей на их фантазии.
Из Цюриха в Берлин Эйнштейн ехал извилистым маршрутом, чтобы посетить своих друзей-учёных по всей Европе. В столицу Пруссии он прибыл лишь в апреле 1914 года, а вскоре к нему приехала и его семья. Но уже к началу июля его отношения с Милевой окончательно испортились, и она вернулась в Цюрих вместе с детьми. Хотя развелись они только в 1919 году, их брак распался пятью годами ранее.
В Берлине Эйнштейн вернулся к отношениям со своей кузиной Эльзой, с которой несколько лет назад у него случился роман. Эльза, разведённая женщина без особых перспектив, была готова заниматься домом и готовкой, а также соглашалась на то, чего не могла принять Милева. В обмен на статус спутницы известного человека она не чувствовала себя вправе требовать, чтобы он уделил ей своё внимание или время.
Эйнштейн вёл себя ужасно по отношению к Милеве. Тем не менее он плакал, когда его жена и двое сыновей садились на поезд в Цюрих. Вернувшись в свою пустую квартиру в районе Далем, он сел за стол и начал работать. Ему удалось воплотить своё главное желание: начать жизнь, свободную от бытовых проблем и семейных обязанностей. Друг Эйнштейна Янош Плеш описывал его так: «Он спит, пока его не разбудят, отправляется в постель, когда ему велят, голодает, пока ему не принесут поесть, и ест до тех пор, пока его не остановят».
Эйнштейн верил, что наконец-то обрёл покой. Но эта уверенность была ошибочной.
Всего за несколько недель Германия и её союзники развязали войну с Россией, Британской империей и Францией. Эйнштейн был шокирован, но ещё сильнее его ужасало то, что его друзья-учёные буквально за одну ночь превратились в жаждущую крови толпу. «Весь наш хвалёный технологический прогресс и цивилизацию в целом можно сравнить с топором в руках патологического преступника», — говорил он.[170]
Больше всего Эйнштейна расстраивало поведение химика Фрица Габера, его близкого друга. Габер пытался помирить его с Милевой и даже провожал семью Эйнштейна на поезд до Цюриха вместе с ним. Теперь же он превратил свою лабораторию в военную фабрику, где создавались ядовитые газы для уничтожения молодых ребят в окопах по всей Европе.[171]
Отстранённость Эйнштейна от реальности разрушила его брак, но она же помогла ему в ужасное военное время. Закрывшись в своём кабинете в институте Габера, окружённый химиками, которые превратились в убийц, он уходил с головой в мир физики и, в частности, теории гравитации.
Первые лекции, посвящённые своей новой теории, Эйнштейн прочёл в Прусской академии в октябре 1914 года. Он всё ещё не успел её завершить, но был достаточно в ней уверен, чтобы заявить, что Исаак Ньютон был не прав и что геометрия искривлённого пространства-времени критически важна для понимания гравитации. С тем же успехом он мог бы говорить с аудиторией на марсианском языке. Эйнштейн был сверхновой во вселенной физики, но к нему не отнеслись хоть сколько-нибудь серьёзно. Однако Эйнштейна это не смутило. Он вернулся в свой кабинет, закрыл дверь и принялся за работу.
Ещё через год, в конце 1915-го, наступил кульминационный момент.
Ноябрь 1915 года: Гилберт
Прочесть несколько лекций в Гёттингенском университете Эйнштейна пригласил величайший немецкий математик того времени. Давид Гилберт стал всемирно известен в 1900 году, когда выделил 23 сложнейшие проблемы математической науки, задав вектор её развития в XX веке.
Поскольку коллеги игнорировали Эйнштейна в Берлине, он ухватился за возможность быть выслушанным в Гёттингене. В конце июня – начале июля 1915 года он прочитал там шесть лекций о своей теории гравитации. Своей аудитории он сказал, что его расчёты трансформации гравитации в геометрию были в основном верны, хотя это и не полностью соответствовало действительности. В частности, его теория гравитации была несовместима с одним из ключевых положений его же собственной специальной теории относительности 1905 года: о том, что наблюдатели, движущиеся равномерно относительно друг друга, должны видеть действие одинаковых законов физики. Ещё одна проблема состояла в том, что новая теория неправильно рассчитывала орбиту Меркурия.
Гилберт был уверен, что Эйнштейн находится на верном пути, и тот вернулся в Берлин в приподнятом настроении. Но к концу сентября радость сменилась ужасом.
В отличие от многих математиков Гилберт очень интересовался физикой. Именно поэтому в первую очередь он и пригласил Эйнштейна в Гёттинген. Интерес к физике побудил его попытаться исправить те проблемы, которые Эйнштейн описал в своей лекции. Забросив всю свою работу, он начал разрабатывать теорию гравитации, которая была бы совместима со специальной теорией относительности. После восьми лет одинокого труда у Эйнштейна появился конкурент, да ещё и наделённый исключительными способностями к математике.
Ситуация ещё больше ухудшилась, когда к концу сентября Эйнштейн осознал: нестыковки со специальной теорией относительности и неспособность рассчитать орбиту Меркурия — это не просто детали, как ему казалось, а фундаментальные проблемы. В частности, наблюдатели, вращающиеся относительно друг друга, будут видеть разные законы физики в действии, а это неправильно. С его теорией гравитации очевидно было что-то не в порядке.
Эйнштейн был глубоко подавлен, и его можно было понять. Он мог легко сломаться под гнётом проблем, но печаль очень быстро переросла в ярость. Он не мог допустить, чтобы другой человек прославился, использовав результаты его восьмилетнего труда. Эйнштейн не был готов сдаться без борьбы.
К началу октября свершилось чудо — Эйнштейн понял, в каком направлении ему следует двигаться. Американский физик Ричард Фейнман говорил: «Хороший учёный много работает, чтобы допустить
Выйдя из этой темноты на свет, Эйнштейн работал как одержимый в течение шести недель. Часто он забывал поесть и поспать. В дальнейшем он рассказывал, что в этот период испытал самое большое умственное напряжение в своей жизни.
К началу ноября работа была почти завершена. Эйнштейну не хватало лишь уравнения для описания гравитационного поля. Но откладывать уже было нельзя.
За несколько месяцев до этого Эйнштейн обязался представить свою теорию, прочитав ряд лекций в Прусской академии. Когда он давал это обещание, ему казалось, что его теория достаточно разработана, но теперь понимал, что она не завершена. Тем не менее нужно было действовать, потому что время работало против него. Ему всего лишь нужно было достичь финиша раньше Гилберта.
Эйнштейн должен был читать лекции по одной в неделю в течение четырёх недель. На первое выступление он сумел найти достаточно материала, а вот дальше действовал по наитию. В течение всех последующих недель он лихорадочно пытался закончить задачу, на решение которой у него ушло восемь лет, и в конце каждой недели выходил к аудитории в Прусской академии и читал лекцию о своих вчерашних результатах.
Всё это время соперник дышал ему в затылок. Из писем, которые Гилберт писал Эйнштейну, было понятно, что он нащупал более или менее правильный путь, и это подталкивало Эйнштейна вперёд.
В своей первой лекции, прочитанной 4 ноября, Эйнштейн не делал никаких предсказаний. Но теперь его теория избавилась от внутренних противоречий и стала совместимой с общей теорией относительности. Как будто для того, чтобы специально подчеркнуть это, Эйнштейн сумел доказать, что ньютоновская теория гравитации представляет собой лишь приближённый вариант его собственной теории для небольшого искривления пространства-времени.[173] Впервые за всё время работы над теорией гравитации она начинала выглядеть убедительно.
Через две недели, 18 ноября 1915 года, Эйнштейн впервые озвучил предсказание, основанное на своей теории. Он рассчитал значение гравитационного поля Солнца, что позволило не только вычислить искривление света, но и, что гораздо важнее, предсказать прецессию перигелия Меркурия.
Аномальное движение Меркурия
В Рождественский сочельник 1907 года, окончив анализ специальной теории относительности, Эйнштейн написал своему цюрихскому другу Конраду Хабихту: «Я надеюсь объяснить непонятные до сих пор вековые колебания перигелийного расстояния Меркурия».[174] В тот раз у него не вышло это сделать. Тем не менее это письмо показывает, что Эйнштейн уже тогда верил: это малозаметное явление на самом деле указывает на фундаментальную ошибку теории гравитации Ньютона.
Меркурий — самая близкая к Солнцу планета, а это значит, что ему приходится иметь дело с самым искривлённым пространством-временем в Солнечной системе. Соответственно, именно на Меркурий искривление пространства-времени имеет наибольшее воздействие.
В 1905 году Эйнштейн открыл, что все формы энергии имеют эффективную массу. А значит, все они должны порождать силу тяготения. При этом одной из форм энергии является гравитационная энергия, то есть энергия самого искривлённого пространства-времени. Удивительно, но искривлённое пространство-время не только само по себе является гравитацией, но и выступает как
Соответственно, рядом с Солнцем гравитация окажется сильнее, чем предсказывал Ньютон, и на неё не будет распространяться закон обратных квадратов.
Величайшим триумфом Ньютона было доказательство того, что тело, подчиняющееся закону обратных квадратов, движется по эллиптической орбите. Из этого можно сделать вывод, что если закон обратных квадратов не распространяется на тело, то и его орбита не является эллиптической. Вместо этого она имеет форму эллипса, который постоянно осуществляет прецессию, то есть постоянно меняет свою ориентацию в пространстве, придавая орбите розетковидную форму.
Эйнштейн рассчитал орбиту Меркурия. Согласно его теории прецессия орбиты происходит из-за воздействия искривлённого пространства-времени вблизи Солнца. Значение этой прецессии составляет 43 секунды дуги каждые 100 лет.
Именно эта необычная прецессия уже полвека занимала умы астрономов, и именно она натолкнула Леверье на мысли о существовании планеты Вулкан.
Разумеется, никакого Вулкана на самом деле нет. Аномальное движение Меркурия вовсе не указывало астрономам на существование ещё одной планеты, скрытой за светом Солнца, а подтверждало нечто невообразимое. Оказывается, Исаак Ньютон ошибался.
«Теория полностью соответствует результатам наблюдений», — заключил Эйнштейн в конце лекции, на которой он представил Прусской академии результаты расчётов орбиты Меркурия. Ему удалось перевернуть с ног на голову всю физику последних 200 лет и доказать, что величайший из когда-либо живших учёных был не прав, но он смог не выказать своих истинных чувств. Его переполняли эмоции, он был вне себя от восторга,[175] а его сердце было готово выскочить из груди.[176]
Физики могут исписывать доски бесчисленными формулами, но нужно приложить усилия, чтобы поверить, что природа действительно живёт по открытым ими законам. Когда это подтверждается, учёные часто оказываются шокированы.
После восьми лет упорного труда Эйнштейн наконец добрался до вершины, а туман, окутывавший каждый его шаг, рассеялся. Перед ним открылся залитый солнечным светом пейзаж, который не видел ещё ни один человек до него. Эйнштейн говорил: «Много лет ты ищешь истину во мраке, истину, которую чувствуешь, но не можешь объяснить. Ты стремишься к ней всеми силами, переживаешь бесконечные периоды уверенности и разочарования, и наконец наступает ясность. Подобное ощущение может понять лишь тот, кто пережил всё это».[177]
На самом деле Эйнштейн был не единственным учёным, предположившим, что необычное движение Меркурия можно объяснить тем, что рядом с Солнцем сила притяжения несколько выше, чем предполагает закон Ньютона. В конце XIX века американский астроном Саймон Ньюком,[178] отмечал, что эта аномалия могла бы быть устранена, если бы сила притяжения ослабевала не в соответствии с законом обратных квадратов, то есть не во второй степени, а в степени 2,0000001612.[179]
Такое изменение испортило бы элегантную простоту закона Ньютона, но даже если Природа выбирает не самый красивый вариант, нам остаётся лишь согласиться с ним. Идея Ньюкома потерпела неудачу лишь потому, что, хотя его запутанный закон притяжения и объяснял движение Меркурия, он не мог описать движение Луны.
Объяснение Эйнштейна было применимо и к Меркурию, и к Луне. Вблизи Солнца, обладающего огромной массой, пространство-время было достаточно искривлено, чтобы вызвать заметную аномалию движения. Ближе к Земле пространство-время искривляется меньше, так что мы не видим ничего необычного в движении Луны.
История повторялась. Хендрик Лоренц и Джордж Фицджеральд предполагали, что длина тела укорачивается, когда оно движется со скоростью, близкой к световой, но не смогли это фундаментально обосновать. А Эйнштейну это удалось. Точно так же и Ньюком предположил, что сила гравитации вблизи Солнца должна быть немного выше той, что предполагал Ньютон, но не сумел дать этому факту фундаментальное (а в данном случае даже верное) обоснование. В отличие от Эйнштейна.
Уравнения поля Эйнштейна
Давление со стороны Гилберта, постоянно дышавшего Эйнштейну в затылок, дало положительный эффект. В течение недели, предшествовавшей его последней, четвёртой лекции, после восьми лет упорного труда практически в последнюю секунду Эйнштейн достиг своей цели. Двадцать пятого ноября 1915 года, застегнув пальто на все пуговицы, чтобы не чувствовать холода, он прошёл по улице Унтер-ден-Линден до Прусской академии и написал на доске перед аудиторией уравнение:
Так звучит закон гравитации, распространяющийся на все тела вне зависимости от движения или покоя. В этой короткой последовательности цифр заключается вся общая теория относительности. Американский научно-популярный писатель Деннис Овербай назвал его «уравнением, которое управляет Вселенной».[180]
Это уравнение Эйнштейна записано в очень короткой форме. Как Тардис из «Доктора Кто», изнутри оно больше, чем снаружи. Левая его часть представляет собой таблицу с цифрами 4×4, называемую тензором кривизны, которая полностью описывает кривизну пространства-времени. В правой части находится ещё одна таблица с цифрами 4×4, которая называется энергетическим тензором напряжений и сводит воедино все «источники гравитации».[181]
Тот факт, что с каждой стороны уравнения находятся таблицы 4×4, означает, что на самом деле это не одно уравнение, а целых 16. Использовав аргумент симметрии, Эйнштейн сумел уменьшить их количество до десяти. Но тем не менее он противопоставил целых десять уравнений единому уравнению Ньютона.
Эйнштейновские уравнения гравитационного поля задают искривлённое пространство-время, которое возникает при любом распределении массы-энергии. По сути, они представляют собой математическое отражение фразы Джона Уилера: «Материя заставляет пространство-время искривляться, а искривлённое пространство-время говорит ей, как нужно двигаться». Обнаружить гравитационное поле, соответствующее всем десяти уравнениям, очень трудно — настолько, что, если кому-то это удаётся, поле называют его именем.
Уравнения поля Эйнштейна общековариантны, то есть независимы от точки зрения наблюдателя (или, если говорить более научным языком, они сохраняют форму вне зависимости от системы координат, в которой они выражаются). В этом и состоит их красота, которая стоила Эйнштейну большой крови и слёз.
Но эта теория отличалась от той, которую он собирался создать в 1907 году. Его целью было обобщить специальную теорию относительности, поняв, как нужно изменить значения пространства и времени для наблюдателей, ускоряющихся (движущихся с переменной скоростью) относительно друг друга, таким образом, чтобы на них распространялись общие физические законы. По сути, Эйнштейн заменил ньютоновскую теорию гравитации новым усовершенствованным вариантом, а не разработал новую, посвящённую ускоряющимся наблюдателям. Это один из примеров счастливых случайностей, встречающихся в мире науки.
Искривление света под воздействием гравитации
В тот самый момент, когда Эйнштейн выводил мелом на доске своё уравнение, в Европе набирала обороты мировая война. В 1915 году уже применялись газы, душившие, отравлявшие и обжигавшие солдат по обе стороны фронта, цеппелины уже сбрасывали бомбы на британские города, а лайнер «Лузитания» уже затонул у побережья Ирландии после попадания торпеды, унёсшей жизни 1198 человек.
Но, несмотря на нарастающие ужасы войны, учёные из враждующих стран продолжали поддерживать контакт. Через несколько недель после публикации общей теории относительности копии работы Эйнштейна были переданы в Нидерланды, а из них — в Англию. И невзирая на то, что война унесла десять миллионов жизней и навсегда подорвала здоровье ещё стольких же людей, именно англичанин сумел подтвердить ключевую догадку Эйнштейна, подняв немецкого учёного на высшую ступень научного пьедестала. Это произошло в год перемирия, 11 ноября 1918 года.[182]
Кембриджский учёный Артур Стэнли Эддингтон получил контрабандный экземпляр работы Эйнштейна от голландского астронома Виллема де Ситтера в Лейдене. Будучи успешным популяризатором науки, он стал основным проводником идей Эйнштейна в англоязычном мире. Когда в 1919 году его спросили, правда ли, что общую теорию относительности могут понять всего три человека в мире, он (возможно, несколько нескромно) ответил: «Да? А кто третий?».
Эддингтон сосредоточился на идее Эйнштейна о том, что сила гравитации Солнца искривляет свет. Эйнштейн открыл этот эффект в 1907 году, когда заканчивал работу над статьёй о специальной теории относительности и уже раздумывал о создании такой теории гравитации, которая, в отличие от ньютоновской, отражала бы его новое видение пространства, времени, массы и энергии.
Согласно специальной теории относительности вся энергия, включая световую, имеет эффективную массу.[183] Соответственно, такое массивное тело, как Солнце, должно притягивать к себе свет так же, как оно притягивает материю. Если бы этот эффект удалось увидеть, эйнштейновская теория гравитации получила бы серьёзное подтверждение.
Однако к тому моменту, когда Эйнштейн закончил работу над общей теорией гравитации, он уже осознавал, что гравитация искривляет свет гораздо слабее, чем он предполагал в 1907 году.
Давайте вернёмся к нашему астронавту в ракете с затемнёнными иллюминаторами, имеющей ускорение 1
Хотя на самом деле это не совсем так. Есть один способ.
Земля круглая, а это значит, что все тела падают по направлению к её центру. Если два предмета бросить на противоположных сторонах земного шара, например в Британии и Новой Зеландии, они будут падать в противоположных направлениях. Но где бы мы ни бросили два предмета, их пути обязательно пересекутся в какой-то момент движения к центру Земли.
А вот астронавт в ракете увидит кое-что другое. Если он будет наблюдать за падением двух объектов с помощью достаточно точного измерительного прибора, он обнаружит, что их пути не сходятся, а всегда остаются параллельными. Благодаря этому он поймёт, что не находится на Земле.
Удивительно, но это не опровергает эйнштейновскую теорию гравитации. Принцип эквивалентности, на котором строится вся общая теория относительности, указывает на то, что гравитация и ускорение должны быть неразличимы
Но тот факт, что вблизи крупных небесных тел, таких как Земля и Солнце, пути движения падающих предметов сходятся, имеет значение для движения луча света. Рядом с такими телами (в отличие от ракеты нашего астронавта) свет искривляется в два раза сильнее, чем можно ожидать.
Телом, максимально искривляющим путь света, в нашей системе является Солнце, масса которого составляет 99,8% от её совокупной массы. Эйнштейн понял: чтобы увидеть этот эффект, нужно выбрать далёкую звезду, свет которой проходит мимо солнечного диска по пути к Земле в том месте, где ткань пространства-времени прогибается наиболее сильно. Путь такого света искривится, как тропинка, по которой идёт путешественник в холмистой местности. То есть для наблюдателя с Земли звезда перейдёт на другое место на небе.
Повесть о двух затмениях
Звёзды, которые находятся в непосредственной близости от Солнца, невозможно увидеть из-за его сияния, как нельзя заметить светлячка в свете автомобильных фар. Эти звёзды становятся доступными для наблюдения лишь в одном случае: когда солнечный диск закрывает Луна. При полном затмении мир погружается во мрак, и на несколько минут на дневном небе появляются звёзды.
Полные солнечные затмения можно наблюдать на нашей планете в разных местах каждые несколько лет. Но то положение Солнца, Луны и Земли, которое было необходимо Эйнштейну, можно наблюдать лишь в одной узкой полосе земной поверхности. Соответственно, шансы увидеть полное затмение в конкретном месте в конкретное время очень малы — примерно один раз в 350 лет.
Удачным образом 24 августа 1914 года полное солнечное затмение можно было наблюдать в Крыму, который находится не так далеко от Германии. Поэтому в Крым была организована экспедиция немецких учёных под руководством Эрвина Фройндлиха, астронома, которого глубоко впечатлили идеи Эйнштейна. Девятнадцатого июля Фройндлих с двумя помощниками и четырьмя телескопами отбыл из Берлина. Но это было не лучшее время для визита в Россию.
Возможно, Фройндлих слышал о том, что за три недели до этого в Сараево от пули сербского националиста погиб австрийский эрцгерцог Франц Фердинанд. Но, как и большинство жителей Европы, он не понимал, что за чудовищную машину запустил этот выстрел Гаврило Принципа. Первого августа Российская империя объявила войну Германии, а через три дня к ней присоединилась Великобритания.
Всего за одну ночь Фройндлих и его спутники превратились из гостей России в её врагов. Их оборудование конфисковали, а сами они оказались в тюрьме. Полное затмение они пропустили, но небо над Крымом в тот день всё равно было затянуто облаками. Правда, они недолго оставались в беде. В ходе одного из первых обменов пленными в Первой мировой войне их отпустили взамен на освобождение русских офицеров, и к концу сентября они вернулись в Берлин.
Для Эйнштейна обстоятельства складывались достаточно удачно, и не только потому, что Фройндлих был его другом. Дело в том, что, если бы тому удалось измерить отклонение звёздного света вблизи Солнца, полученные значения не совпали бы с предположениями Эйнштейна. В 1914 году он всё ещё верил, что такое отклонение должно составить 0,87 секунды дуги (это число он получил в 1911 году), в то время как в 1915 году в соответствии с общей теорией относительности было получено другое значение — 1,7 секунды дуги.[184]
Но Первая мировая война закончилась, и 29 мая 1919 года произошло очередное полное солнечное затмение. Эддингтон со своим ассистентом отправился наблюдать его на Принсипи, небольшой остров вулканического происхождения в Гвинейском заливе у берегов Западной Африки. Погодные условия в день затмения были далеки от идеальных — с утра начался тропический ливень, но к середине дня он затих. Эддингтон и его ассистент с ужасом наблюдали, как облака то расходились, то снова появлялись, в то время как лунный диск медленно закрывал Солнце. Им оставалось лишь продолжать наблюдение и надеяться на лучшее.
Из 16 снимков, сделанных Эддингтоном, лишь на шести Солнце не закрывали облака. Из них четыре оказалось невозможно проявить в жарком тропическом климате Принсипи, поэтому их пришлось отложить до возвращения в Англию. Из оставшихся двух только на одном звёздное небо получилось достаточно ясным, чтобы Эддингтон мог провести свои измерения.
Но этого было достаточно.
Третьего июня Эддингтон сравнил расположение звёзд, сфотографированных во время полного затмения, с их расположением на снимках, которые были сделаны в то же самое время в Гринвиче. Это была сложная процедура, потому что одна секунда дуги соответствовала на фотографиях всего 1/16 миллиметра. Но Эддингтон принял этот вызов и не только провёл измерения, но и перепроверил их.
Сомнений не было. Звёзды, расположенные близко к Солнцу, сместились на 1,61 ± 0,3 секунды дуги. Эти цифры лишь на волосок отличались от тех, которые предсказал Эйнштейн.
Эддингтон вспоминал об этом моменте как о самом важном событии своей жизни. Он доказал истинность общей теории относительности. Ньютон оказался не прав, и 40-летний немецкий физик потеснил его с Олимпа. Эддингтон даже сложил в честь этого двустишие
Забавно, что экспедиция 1914 года провалилась из-за человека по фамилии Принцип, а экспедиция 1919 года добилась успеха на острове Принсипи.
Эйнштейн был болен, когда ему доставили телеграмму от его друга Хенрика Лоренца. В ней не говорилось напрямую о подтверждении общей теории относительности, но она, вероятно, передавала суть краткого послания, которое Эддингтон отправил с Принсипи в Англию: «Сквозь облака. Надеюсь на успех. Эддингтон».
Но и этого было достаточно. «Я знал, что прав!» — воскликнул Эйнштейн.[186]
Это и правда было так. Эйнштейн не только был самоуверенным, но и свято верил в то, что фундаментальные законы природы должны быть элегантными и красивыми. Уравнения общей теории относительности, вне всяких сомнений, подходили под это определение.
Некоторое время спустя один студент спросил учёного: «А что, если бы Эддингтон не подтвердил Ваше предположение?».
«Тогда мне было бы искренне жаль Творца», — ответил Эйнштейн.[187]
Седьмого ноября 1919 года на двенадцатой странице лондонской газеты
РЕВОЛЮЦИЯ В НАУКЕ
===
Новая теория Вселенной
===
Ньютон повержен
Это был отчётный доклад с прошедшего накануне заседания Королевского общества и Королевского астрономического общества. Всего за одну ночь Эйнштейн превратился в суперзвезду. Его славу можно было сравнить с мировой популярностью Чарли Чаплина (во время своего визита в Лос-Анджелес он даже останавливался в доме Чаплина и его жены).[188] Эйнштейн был так знаменит, что, когда в 1947 году Эдит Пиаф впервые приехала в США и на пресс-конференции её спросили, с кем она больше всего хотела бы встретиться на американской земле, она без колебаний ответила: «С Эйнштейном. Надеюсь, вы дадите мне его номер телефона».[189]
Во время первого визита Эйнштейна в Лондон в 1921 году он жил у биолога Дж. Б. С. Холдейна. Шумиха вокруг этого факта была такой, как будто у него остановились Beatles в полном составе. Дочь Холдейна была настолько взволнована, что упала в обморок, стоило Эйнштейну переступить порог.[190]
Утром, перед тем как прочесть лекцию в Лондоне, Эйнштейн прогулялся от дома Холдейна до Вестминстерского аббатства. Он остановился у ниши напротив хора, где находится мраморное надгробие его великого предшественника — Исаака Ньютона.
И Ньютон, и Эйнштейн создали свои теории гравитации, наблюдая за падающими телами. В падающем яблоке Ньютон разглядел падение Луны и благодаря этому объединил землю с небесами. А падение человека с крыши навело Эйнштейна на мысль о том, что сила притяжения — это всего лишь иллюзия. Оба они знали, каково это — в одиночку путешествовать по волнам мысли. «Для него природа была открытой книгой, которую он читал без всяких затруднений», — говорил Эйнштейн. Он бы отдал всё за встречу с Ньютоном. Пускай тот умер два столетия назад, но Эйнштейн понимал ход его мыслей лучше, чем кто-либо.
Итак, в руках у Эйнштейна оказался самый мощный инструмент в истории физики — общая теория относительности. Но даже гении могут ошибаться. Удивительно, но он упустил из вида несколько самых важных выводов из своей теории. Эти выводы — существование чёрных дыр и теория Большого взрыва — показывают, что, хотя Эйнштейн и сделал огромный шаг вперёд по сравнению с Ньютоном, его суждения тоже не были безошибочными.
Для дополнительного чтения
Поделиться книгой: