Максим Гуреев - Альберт Эйнштейн. Теория всего

По мысли Эйнштейна, «определение законов», поиск и нахождение своего рода констант абсолютно не освобождает ученого-исследователя от попадания в самые неожиданные и непредсказуемые ситуации.

Читаем в книге: «У заново изучающих механику создается впечатление, что все в этой отрасли науки просто, основательно и сохраняется на все времена. Едва ли кто-нибудь подозревал о существовании новой важной руководящей идеи, которая никем не была замечена в течение трех столетий. Эта оставшаяся вне поля зрения идея связана с одним из фундаментальных понятий механики – с понятием массы».

Создается эффект «снежного кома»: чем больше узнаешь, тем перед большим количеством проблем оказываешься. Но подобное положение вещей не может не вдохновлять настоящего ученого, ведь чем больше фактов будет собрано в процессе исследования, тем глубже и многогранней будет сделанный им вывод.

Температура, теплота, энергия, вещество, электричество – список ключевых понятий, о которых мы даже не задумываемся в повседневной жизни, но из которых она (повседневная жизнь) складывается, вырастает. И каждому из них Альберт Эйнштейн дает детальное объяснение.

Во второй главе, «Упадок механистического воззрения», ученый приходит к выводу, что физика, являясь абсолютно живым организмом, не стоит на месте, она развивается вместе с человеческой мыслью. Следовательно, наука выдвигает все новые и новые проблемы, ответить на которые исходя из старых, классических понятий уже невозможно.

Эйнштейн пишет: «Современная физика атаковала все эти проблемы и разрешила их. Но в борьбе за эти решения возникли новые и более глубокие проблемы. Наши знания теперь шире и глубже, чем знания физика XIX столетия, но таковы же и наши сомнения, и трудности».

Классическая механика, берущая начало от Аристотеля, Галилея и Ньютона, оказывается заложницей механистических воззрений на мир, что значительно сужает поле ее деятельности и применения. Следовательно, утверждает ученый, «мы должны отказаться от этого пути, стало быть, должны отказаться и от механистических воззрений».

Пожалуй, именно третья глава книги «Эволюция физики» – «Поле и относительность» – становится ключевой. Это тот самый момент, когда воображаемый Шерлок Холмс приступает к окончательному выстраиванию своей теории, полностью подготовив для нее место.

«Во второй половине XIX столетия в физику были введены новые и революционные идеи; они открыли путь к новому философскому взгляду, отличающемуся от механистического. Результаты работ Фарадея, Максвелла и Герца привели к развитию современной физики, к созданию новых понятий, образующих новую картину мира.

Наша задача сейчас – описать переворот, произведенный в науке этими новыми понятиями, и показать, как они постепенно приобрели ясность и силу. Мы постараемся построить линию развития логически, не очень заботясь о хронологическом порядке», – Эйнштейн сразу вводит читателя в курс дела, сразу предупреждает его, что выводы, сделанные на этих страницах, будут революционными и во многом обескураживающими.

Начиная разговор об эфире как о своеобразной дани, которую некоторые ученые нового времени отдают механистическому взгляду на мир, Альберт Эйнштейн выдвигает и развивает понятие поля.

«В физике появилось новое понятие, самое важное достижение со времени Ньютона – поле. Потребовалось большое научное воображение, чтобы уяснить себе, что не заряды и не частицы, а поле в пространстве между зарядами и частицами существенно для описания физических явлений. Понятие поля оказывается весьма удачным и приводит к формулированию уравнений Максвелла, описывающих структуру электромагнитного поля, управляющего электрическими, равно как и оптическими, явлениями.

Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречия и непоследовательность старых теорий вынуждают нас приписывать новые свойства пространственно-временному континууму, этой арене, на которой разыгрываются все события нашего физического мира.

Теория относительности развивается в два этапа. Первый этап приводит к так называемой специальной теории относительности, применяемой только к инерциальным системам координат, то есть к системам, в которых справедлив закон инерции, как он был сформулирован Ньютоном. Специальная теория относительности основывается на двух фундаментальных положениях: физические законы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга; скорость света всегда имеет одно и то же значение. Из этих положений, полностью подтвержденных экспериментом, выведены свойства движущихся масштабов и часов, изменения их длины и ритма, зависящие от скорости. Теория относительности изменяет законы механики. Старые законы несправедливы, если скорость движущейся частицы приближается к скорости света. Новые законы движения тела, сформулированные теорией относительности, блестяще подтверждаются экспериментом. Дальнейшее следствие теории относительности (специальной) есть связь между массой и энергией. Масса – это энергия, а энергия имеет массу. Оба закона сохранения – закон сохранения массы и закон сохранения энергии – объединяются теорией относительности в один закон, в закон сохранения массы-энергии.