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

Если Землю отбросит к центру галактики, то спустя десятки миллионов лет ее притянет к себе находящаяся в нем гигантская черная дыра. Если ее отбросит в противоположную сторону, это будет всего лишь отсрочкой конца. Через 10 18лет, считая от нашего времени (это 1 с восемнадцатью нулями, или 1 000 000 000 000 000 000), от таких столкновений опустеют все галактики. Находившиеся в их центрах черные дыры будут медленно плыть по пространству и при каждой встрече с небесными телами высасывать из вселенной массу и энергию. Если же таким телом окажется другая черная дыра, они просто сольются, обратившись в еще более крупного пожирателя материи. И через несколько часов после того, как Земля попадет в поле притяжения одной из них, и она, и наши далекие потомки исчезнут.

Через 10 32лет может начаться распад и самих протонов, и постепенно от обычной материи останется мало что. вселенная будет состоять из сильно сократившихся в числе разнородных объектов. Будут существовать электроны привычной для нас разновидности, с отрицательными зарядами, а также их любопытные варианты — положительно заряженные электроны антиматерии, — а наряду с ними нейтрино и гравитоны; будут существовать разросшиеся черные дыры и даже остывшие остатки фотонов, уцелевших от первых секунд творения и все еще летящие, спустя столько лет, с их вечной скоростью в 300 миллионов м/с.

Но и на этом все не закончится, потому что со временем исчезнут и черные дыры. Все, что они поглотили, возвратится назад — не в сколько-нибудь узнаваемой форме, но как эквивалентное количество излучения.

Конечное состояние вселенной будет странно походить на начальное. Ибо в первые мгновения творения, задолго до формирования звезд, вселенная обладала немыслимой плотностью, немыслимой «концентрированностью». Эта гигантская плотность означала, что огромное количество излучения «проталкивалось» в E=mc 2со стороны «Е» на сторону «m». Обычное, знакомое нам вещество образовывалось из чистой энергии, создавая со временем звезды, планеты и те формы жизни, которые нам известны. Но теперь, ближе к скончанию времен, спустя 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 лет, все будет выглядеть иначе. Все стало куда более рассеянным, диффузным.

То, что еще уцелеет, будет простираться на расстояния, которые мы и вообразить не способны. Лихорадочная активность ранних эпох закончится. Она была лишь интерлюдией в конечной истории вселенной. Теперь масса и энергия будут преобразовываться одна в другую очень редко. Наступит великий покой.

Уравнение Эйнштейна завершит свою работу.

На самом деле, Эйнштейна прославило не уравнение E=mc 2и не статьи 1905 года. Если бы Эйнштейн ничего больше не создал, он получил бы признание в узком сообществе физиков-теоретиков, однако широкая публика вряд ли услышала бы его имя. И в 1930-х он оказался бы еще одним более или менее известным беженцем, ведущим спокойную жизнь, но не обладающим положением, которое позволяло ему подписать направленное в 1939 году ФДР письмо с предупреждением об атомной угрозе.

Но, разумеется, все сложилось иначе. Эйнштейн создал кое-что еще, вытекающее из E=mc 2, но пошедшее гораздо дальше и сделавшее его самым знаменитым ученым мира.

То, что Эйнштейн опубликовал в 1905 году, охватывало лишь равномерное движение физических тел, в котором гравитация, способная ускорять их, особой роли не играла. Уравнение E=mc 2остается «справедливым» и в этих случаях, но вот сохранит ли оно свою истинность, если отказаться от этих условий? Это ограничение, а наряду с ним и другие, всегда тревожили Эйнштейна, и в 1907 году он впервые увидел возможность решения более широкого: «Я сидел за моим столом в бернском патентном бюро и мне вдруг пришла в голову одна мысль… Она меня ошеломила».

Впоследствии он назвал ее «счастливейшей мыслью всей моей жизни», поскольку через несколько лет, в 1910-м, она привела его к размышлениям о самой ткани пространства и о том, как воздействуют на нее масса и энергия находящихся в пространстве физических тел. Работа заняла несколько лет — отчасти потому, что Эйнштейн, уверенно чувствовавший себя в физике, математикой владел всего лишь сносно. Он знал ее далеко не так плохо, как это следует из письма, посланного им уже в Америке одной университетской студентке: «Не тревожьтесь по поводу ваших затруднений с математикой. Уверяю вас, я испытываю еще большие.» Однако затруднения эти вполне оправдывали упреки Германа Минковского, который, увидев ранние наброски Эйнштейна, сказал: «Математическое представление изящной теории Эйнштейна неуклюже, — я имею право говорить это, поскольку в Цюрихе сам преподавал ему математику».