Максим Чертанов - Эйнштейн

25 июля Эйнштейны (и с ними Штерн) уехали в Цюрих. Там все было так привычно, и старые друзья так рады, и Милева повеселела, и дети тоже, и, кажется, в семье наступило затишье. 10 августа сняли квартиру в доме 116 по Хофштрассе, а уже 16-го Эйнштейн писал Хопфу: «С тяготением все обстоит великолепно. Если это не иллюзия, то я нашел наиболее общие уравнения».

Вернемся еще раз к камню и пушинке, которые в вакууме падают с одинаковым ускорением. Если их размеры и масса ни на что не влияют, значит, их падение — свойство не их, а самого пространства (и времени), в котором они существуют. Пространство изучает геометрия. Значит, теория должна быть геометрической.

Пространство может быть прямое или — как вариант — кривое. С прямым пространством Эйнштейн уже пять лет маялся — уравнения не сходились. Значит, оно искривлено. Что его искривляет? Сами вещи, которые в нем находятся. Физик Джон Уилер: «Тяготение — не чужеродная и физическая сила, действующая через пространство, — оно есть проявление геометрии пространства именно там, где находится масса». Чем вещь тяжелее, тем сильнее она искривляет пространство (и время, не забывайте о нем) вокруг себя. Представьте натянутое полотно (плоское пространство) и положите на него тяжеленький шарик — он искривит полотно, образовав вокруг себя воронку. Земля «катается» по краю большой воронки (гравитационного поля), образованной Солнцем, Луна — по краю маленькой воронки, образованной Землей. Все становится ясно и с Меркурием: его беззаконное поведение обусловлено гравитационным полем Солнца, к которому он очень близок.

Почему все предметы падают на Землю (то есть падали бы, если бы не сопротивление воздуха) с одинаковой скоростью? Потому что Земля своей массой однозначно определяет структуру пространства-времени вокруг себя, и все маленькие предметы, масса которых по сравнению с земной ничтожна, вынуждены вести себя одинаково. Еще раз учтите, что тяжелые предметы искривляют не просто пространство, а пространство-время, но вообразить это так же легко, как катающийся в воронке шарик, не получится. Банеш Хофман, физик, ассистент и биограф Эйнштейна: «Даже не пытайтесь зрительно представить себе четырехмерное пространство-время. Это совершенно невозможно. Ни Эйнштейну, ни Минковскому это было не под силу. Ученые обычно имеют дело с математическими аналогиями, и, хотя это позволяет им с необычайной виртуозностью обсуждать все связанное с четырехмерным пространством-временем, они все-таки не в состоянии зрительно представить его себе». Так что нам придется просто поверить: тяжелые объекты не только создают вокруг себя пространственную воронку, но и замедляют время; убежите подальше от такого объекта — время для вас ускорится.

Сама по себе мысль о кривом пространстве была не нова. Ее высказывал, например, еще в 1870 году математик У. Клиффорд: «Изменение кривизны пространства и есть то явление, о котором мы говорим как о движении материи. Вообще в физическом мире не происходит ничего, кроме такого изменения». Но Клиффорд не разработал полноценной теории. Эйнштейну надо было это сделать. Ему надо было написать уравнения, в левой части которых будет все о Пространстве и Времени — часы, секунды, года, Вселенная, высота, ширина, а в правую запихнуть все материальное и движущееся: дома, табуретки, кошек, собак, людей, звезды, перышки, камни, яблоки, планеты (на ученом языке это называется «тензор энергии-импульса»), и правое с левым должно сойтись: из Пространства и Времени на бумаге родится материя, и наоборот.

И если уравнения СТО были простенькой сонатой, то теперь ему нужно было родить симфонию: «энергичнейшая, разнообразнейшая, захватывающая смена свершений, движение событий — только во времени, путем членения времени, его заполнения, организации, но все как бы перенесенное в конкретно-действенное по повторному трубному сигналу извне… Как все здесь схвачено и повернуто, поставлено, как подведено к теме, чтобы потом отойти от нее, раствориться, а в этом растворении уже готовится нечто новое, простой переход становится плодоносной завязью, так что не остается ни одного пустого, ни одного слабого места», и в случае успеха — «хорал неудержимо устремится вверх, мощно поддерживаемый гармоническими звуками басовой трубы, и, осиянный, достигнет вершины, чтобы тотчас же, словно бы оглядываясь со сдержанным удовлетворением на им содеянное, с честью допеть себя до конца».

Но как нам не хватает языка, чтобы рассказать, как он думал, так и ему не хватало языка, чтобы выразить рождавшиеся в мозгу ощущения и образы, — языка математического. Во время выступления в Киото в 1922 году он сказал: «Отбросить геометрию и сохранить законы — все равно что попытаться выразить мысль без слов. Чтобы выразить мысль, нужно найти сначала соответствующие слова». Прямой язык евклидовой геометрии для кривого пространства не годился. А других языков он совсем не знал. «Автобиографические наброски»: «Высшая математика интересовала меня в годы учения мало, потому что я по своей наивности полагал, что для физика достаточно овладеть лишь основными математическими понятиями. Все же остальное в математике, думал я, является несущественными для познания природы тонкостями». Он еще в Праге взывал к миру о помощи, в его июльской статье есть фраза: «…пространственно-временные координаты теряют свой простой физический смысл, и нельзя предвидеть, какую форму могут иметь общие уравнения пространственно-временных преобразований. Хочу предложить всем специалистам попробовать свои силы в решении этой важной задачи!»