Дэвид Боданис - E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира

Время шло, они возвратились в Сирей. Там («в этом нашем упоительном прибежище» — писала она) уже разрослись липы, и дю Шатле даже позволила, наконец, Вольтеру разбить собственный огород. А затем произошло то, о чем она торопливо написала одной из подруг.

3 апреля 1749

Шато де Сирей

Я беременна, и вы можете вообразить… как я… вынужденная рожать в сорокалетнем возрасте… страшусь за мое здоровье и даже за жизнь.

То было одним из тех событий, контролировать которые она не могла. Она уже рожала вскоре после замужества, но хоть и была в ту пору на двадцать лет моложе, даже тогда роды были делом опасным. Доктора тех времен не ведали, что им следует мыть руки или инструменты. Антибиотиков, способных остановить неизбежную в подобных условиях инфекцию, не существовало; не было и окситоцина, позволяющего справиться с маточным кровотечением. Дю Шатле не гневалась на очевидную бестолковость докторов своей эпохи, но лишь сказала Вольтеру о том, как грустно ей уходить из жизни, не успев приготовится к неизбежному концу. Сколько времени у нее осталось, она знала — роды ожидались в сентябре. Дю Шатле всегда работала подолгу и помногу, теперь же ей приходилось спешить, и свечи на ее письменном столе горели порою до утренней зари.

1 сентября 1749 года она написала директору королевской библиотеки, что в коробке, к которой прилагается ее письмо, он найдет законченный черновик написанных ею пространных комментариев к трудам Ньютона. Три дня спустя начались роды — их она пережила, однако ее поразила инфекция и спустя неделю дю Шатле скончалась.

Вольтер был сам не свой от горя: «Я потерял половину себя самого, душу, созданную для меня».

Постепенно мысль о том, что энергия пропорциональна mv 2, обратилась во вторую натуру физиков. Немалую роль в этом сыграло полемическое искусство Вольтера, пропагандировавшего наследие своей возлюбленной. В следующем столетии Фарадей и другие, разрабатывая представления о сохранении энергии в целом, использовали именно mv 2, как количество энергии, которое может претерпевать различные трансформации, но никогда не исчезает полностью. Анализ, произведенный дю Шатле, как и ее сочинения, были необходимым шагом вперед, хотя со временем о сыгранной ею роли забыли — отчасти потому, что каждому новому поколению ученых присуща тенденция смотреть на прошлое свысока; отчасти же потому, что ученым неприятно было думать, что именно женщина указала направление столь обширных научных исследований и помогла определить дальнейший ход научной мысли.

Впрочем, оставался еще один большой вопрос: «почему?». Почему именно квадрат скорости дает столь точную меру для описания того, что происходит в природе?

Одна из причин этого состоит в том, что сама геометрия нашего мира часто порождает квадраты чисел. Когда вы подходите к лампе, при свете которой читаете, на расстояние, вдвое меньшее прежнего, света на читаемую вами страницу попадает не вдвое больше. Точно так же, как в опытах Гравезанда, интенсивность света увеличивается в четыре раза.

Свет от лампы может заливать немалую площадь. А когда вы приближаетесь к ней, то же количества света концентрируется на площади много меньшей.

Интересно отметить следующее: рост почти всего , что способно устойчиво аккумулироваться, описывается с помощью простых квадратов чисел. Если вы разгоняете вашу машину с 32 до 128 км/час, скорость ее возрастает в четыре раза. Однако, когда вы жмете на тормоз, чтобы остановить ее, торможение занимает отнюдь не в четыре раза больше времени. Накопленная вами энергия возросла в шестнадцать раз (это четыре в квадрате). Настолько же более длинным окажется и ваш тормозной путь.

Представьте, что тормозная колодка связана с неким накопителем энергии. Автомобиль, который движется в четыре раза быстрее другого, генерирует — на самом деле, несет в себе — энергию в шестнадцать раз большую. Если кто-то попытается измерить эту энергию просто как mv 1, ничего путного у него не получится. Наиболее важные аспекты движения выявляются лишь с помощью mv 2.

Со временем физики привыкли умножать массу объекта на квадрат его скорости (mv 2) для получения столь полезного показателя, как его энергия. Если скорость мяча либо камня составляла 100 м/с, физики знали, что несомая им энергия пропорциональна его массе, умноженной на 100 в квадрате. Если же скорость поднималась до высшего ее предела, до 300 миллионов м/с, все выглядело так, словно полная энергия, которую может содержать этот объект, получалась умножением его массы на скорость света в квадрате — mс 2. Это, разумеется, никакое не доказательство, но выглядит оно так естественно, так «уместно», что, когда в детальных расчетах Эйнштейна появилось mс 2, величина эта помогла придать большее правдоподобие и его ошеломляющему выводу о том, что раздельные, по всей видимости, царства энергии и массы на самом-то деле связаны, а мост, перекинутый между ними, это «с» — скорость света. (Читатель, которого интересуют подлинные выкладки Эйнштейна, может заглянуть на посвященный этой книге сайт davidbodanis.com, содержащий некоторые из его рассуждений.)