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

Для галактики же в целом она представляла собой лишь ничтожнейший всплеск света.

Одно лишь наше Солнце каждую секунды «взрывает» эквивалент многих миллионов таких бомб. Ибо E=mc 2относится не только к Земле. Все наши крадущиеся диверсанты, озадаченные ученые и бесстрастные бюрократы это лишь капля, еле слышный шепоток, добавленный к мощи уравнения.

Эйнштейн и другие физики поняли это уже давно, а то, что первое применение уравнения произошло в сфере вооружений, было всего лишь случайностью, объясняющейся нуждами военного времени с его ускоренным развитием техники. В этой части книги мы перейдем к картине более широкой: поднимемся над земной техникой и покажем, как наше уравнение правит всей вселенной — от первых вспыхнувших в ней звезд и до завершения ее жизни.

Сразу после открытия радиоактивности в 1890-х ученые заподозрили, что уран или подобное ему «топливо» может работать во всей вселенной и, в частности, поддерживать горение нашего Солнца. Именно нечто столь мощное и требовалось, поскольку открытия Дарвина и геологические находки показывали, что Земля должна была существовать — и обогреваться Солнцем — в течение миллиардов лет. Уголь и иные привычные виды топлива такой большой энергии дать не могли.

К сожалению, никаких признаков наличия урана на Солнце астрономы найти не сумели. Каждый химический элемент создает отчетливый зримый сигнал, и оптическое устройство, именуемое спектроскопом (ибо оно раскладывает любое излучение на составляющие его «спектра»), позволяет эти сигналы идентифицировать. Однако направьте спектроскоп на Солнце и вы ясно увидите: ни урана, ни тория, ни других радиоактивных элементов там нет.

При анализе света далеких звезд — как и нашего Солнца — бросалось в глаза еще одно обстоятельство: в них всегда присутствовало железо, и в очень большом количестве. Ко времени, когда Эйнштейну удалось, наконец, оставить работу в патентном бюро, к 1909 году, уже имелись очень веские доказательства того, что Солнце примерно на 66 процентов состоит из чистого железа.

Результат этот обескураживал. Уран способен изливать, в соответствии с формулой E=mc 2, энергию, поскольку его ядро столь велико и до того переполнено частицами, что оно еле-еле удерживает их в себе. Железо — это совсем другое дело. Ядро атома железа является едва ли не самым совершенным и стабильным из всех доступных воображению. Шар, состоящий из железа, — даже расплавленного, ионизированного или газообразного, — не смог бы изливать тепло в течение миллиардов лет.

И неожиданно выяснилось, что использовать E=mc 2и другие связанные с этим уравнения для истолкования того, что происходит во вселенной, невозможно. Астрономам оставалось лишь выглядывать за пределы земной атмосферы, в огромный космос со всеми его звездами, и дивиться.

Человеком, преодолевшим это препятствие и позволившим E=mc 2вырваться из крепких пут Земли, была молодая англичанка Сесилия Пэйн, которой нравилось смотреть, как далеко способен зайти ее ум. Увы, первые ее преподаватели по Кембриджскому университету, в который она поступила в 1919-м, интереса к такого рода экспериментам не питали. Она сменила факультет, потом сменила его еще раз и в итоге стала специализироваться по астрономии, а когда Пэйн принимала какое бы то ни было решение, результаты неизменно получались впечатляющие. Прозанимавшись астрономией всего несколько дней, она впервые оказалась ночью вблизи университетского телескопа и привела в ужас ночного дежурного. Он «сбежал вниз по лестнице, — вспоминала Пэйн, — и, задыхаясь от изумления закричал: «Там какая-то женщина вопросы задает!»». Однако ее это не обескуражило, и несколько недель спустя произошел еще один инцидент такого рода, также ею описанный: «У меня появился вопрос и я поехала на велосипеде к Обсерватории физики Солнца. Там я обнаружила молодого человека с копной спадавших на глаза светлых волос, — он сидел верхом на коньке крыши одного из зданий, занимаясь ее починкой. «Я приехала, чтобы спросить, — крикнула я ему снизу, — почему в звездном спектре не наблюдается эффект Старка?»».

Этот молодой человек не стал спасаться от нее бегством. Эдуард Милн — так его звали — и сам был астрономом; он и Пэйн подружились. Пэйн пыталась увлечь астрономией своих друзей и подруг с факультета искусств и хотя те, по большей части, понимали меньше половины того, что слышали от нее, Пэйн все равно пользовалась у них большой популярностью. Ее квартирка в Ньюнем-Колледже почти всегда была переполнена людьми. Один из ее друзей писал: «…с удобством разлегшись на полу (кресла ей ненавистны), она заводит разговор о чем угодно — от этики до новой теории приготовления какао».