Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Она закатывает глаза, берёт его за руку и тащит в сторону дома.

— Альберт, ты такой странный.

Разумеется, вся эта история — лишь плод моей фантазии. Но мне так нравится её представлять! К моменту, когда 16-летний Эйнштейн сформулировал свой важнейший вопрос, учёные считали свет волной (такой же, какую можно увидеть на поверхности пруда). Это не совсем очевидно, потому что расстояние между гребнями световой волны очень мало, меньше ширины человеческого волоса. Тем не менее волновая природа света была подтверждена в 1801 году английским физиком Томасом Юнгом в ходе оригинального эксперимента. [112] Томас Юнг, живший в Лондоне, мог часто наблюдать, как от падения дождевой капли по поверхности лужи расходятся круги, гася или усиливая друг друга. Если поместить в лужу деревянную перегородку, то участки, в которых с ней сталкиваются волны от падения капли, будут чередоваться с участками, где вода спокойна. Юнг рассудил, что если он сумеет продемонстрировать такой же эффект интерференции в отношении света, то докажет его волновую природу. Он направил источник света на экран с двумя вертикальными прорезями, и за экраном возникли световые кольца, похожие на круги на воде. В том месте, где они пересекались, Юнг установил вертикальный белый экран и тут же увидел на нём узор из светлых и тёмных полос, похожий на штрихкод в супермаркете. Так он доказал, что свет является волной. Кроме того, расстояние между полосами позволило ему рассчитать, что длина этой волны (расстояние между двумя её пиками) составляет менее 1/1000 миллиметра. Но никто до сих пор не знал, что же такое свет.

Всё изменилось в 1863 году, когда шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл, проведя огромную теоретическую работу, свёл все электрические и магнитные явления к единому набору изящных формул. Уравнения Максвелла демонстрируют, как изменения в электрическом поле создают магнитное поле и наоборот. Описание этой связи между электричеством и магнетизмом считается третьим величайшим научным объединением после объединения небес и Земли (Ньютоном) и человека с остальным животным миром (Дарвином). [113] Дарвин Ч. Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь. — 1859.

Анализируя свои стройные уравнения, Максвелл заметил кое-что неожиданное. Они предусматривали движение волн сквозь электрические и магнитные поля, заполняющие пустые пространства. К тому же волны двигались вперёд со скоростью света в вакууме . Вывод напрашивался сам собой, хотя и был удивительным. Свет должен представлять собой электромагнитную волну. Максвелл не только нашёл связь между электричеством и магнетизмом, но и добавил к ним свет . [114] На самом деле Майкл Фарадей предположил существование связи между электричеством и магнетизмом ещё раньше. В письме от 13 ноября 1845 года он отмечал: «Я обнаружил прямую связь между магнетизмом и светом, а также электричеством и светом. Мне кажется, что это открывает огромное и богатое поле для изучения» (The Letters of Faraday and Schoenbein, 1836–1862. — 1899. — P. 148). Помимо всего прочего, Фарадей обнаружил, что магнитное поле может изменять плоскость вибрации (поляризацию) световой волны. Это явление известно как фарадеевское вращение.

За 20 лет, прошедших с момента обнародования теории Максвелла, учёные добились потрясающих успехов. Немецкий физик Генрих Герц, действуя по указаниям своего шотландского коллеги, создал искусственные электромагнитные волны. В ноябре 1886 года он, используя искровой разряд в качестве передатчика, послал невидимые радиоволны, [115] Уравнения Максвелла предполагают существование целого спектра невидимых невооружённому глазу электромагнитных волн, и видимый свет составляет лишь небольшую их долю. Длина радиоволн примерно в 1000 раз больше, чем световых. которые индуцировали электрический ток в катушке с проволокой, стоявшей на другом конце лаборатории и действующей в качестве приёмника.

Наш мир, оплетённый сетью из миллионов невидимых разговоров, которые каждую секунду передаются по воздуху, родился именно в тот день. Американский физик XX века Ричард Фейнман говорил: «В истории человечества (если посмотреть на неё, скажем, через десять тысяч лет) самым значительным событием XIX столетия, несомненно, будет открытие Максвеллом законов электродинамики». [116] Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman Lectures on Physics, Volume II. — Boston: Addison-Wesley, 1989. — P. 1–11.