Банеш Хофман - Альберт Эйнштейн. ТВОРЕЦ И БУНТАРЬ.

Что же можно в таком случае сказать о механических экспериментах в нашей космической лаборатории? Мы-то ожидали от этих результатов подтверждения того, что лаборатория обладает абсолютным направленным «вверх» ускорением, равным 9,8 м/с 2. Однако теперь мы видим, что эти результаты с тем же успехом могли бы свидетельствовать о пребывании нашей лаборатории на Земле, где действует сила тяготения, или же об одновременном действии на лабораторию и ускорения, и гравитации. Таким образом, с чисто механической точки зрения ускорение вовсе не является абсолютным.

Пусть смелость этой мысли не пройдет мимо вашего внимания. С самого начала мы условились, что ускорение абсолютно. Далее мы вели рассуждения с точки зрения абсолютности ускорения. Мы с чистой совестью применяли законы Ньютона. И вот мы неожиданно приходим к тому, что с точки зрения механики ускорение относительно.

Этот важный вывод был всего лишь предварительным. Он основан на элементарных понятиях, которые уже не первое столетие были известны ученым, — понятиях, скрытый смысл которых за все эти годы никто не догадался обнаружить. Гений Эйнштейна был готов нанести еще один удар, обусловленный эстетическими соображениями. Эйнштейн смело выкинул из сделанного им вывода выделенные выше слова, и тем самым сформулировал без всяких уточнений, что ускорение относительно. Как это ему удалось? А вот как. Эйнштейн выдвинул принцип эквивалентности — он сделал это в 1907 г., а название дано было позднее. Этот принцип заслуженно знаменит. По сути, в нем утверждается, что никакой эксперимент, проведенный в лаборатории — ни механический, ни какой- либо другой, — не поможет определить, движется ли эта лаборатория с ускорением в пространстве или же покоится на обладающей гравитационным полем Земле.

Почему же все это столь важно? Давайте пока удовлетворимся общим, хотя и относительно частным ответом: раз можно произвести простые приближенные вычисления для движущейся с ускорением лаборатории, то полученные результаты можно перенести в условия лаборатории, расположенной на гравитирующей планете, а это позволило бы построить предположения о действии гравитации и подвергнуть их экспериментальной проверке.

В скором времени мы в этом убедимся. Но прежде чем продолжить, нам необходимо заполнить существенный пробел и рассказать о решающем озарении, направившем размышления Эйнштейна именно в это русло. К счастью, впоследствии он сам описал ход развития этих идей. Эйнштейн внес изменения в теорию гравитации Ньютона так, чтобы согласовать ее со специальной теорией относительности. Однако расчеты убедили его, что, согласно его новой теории, тела, обладающие разной энергией, будут падать с разным ускорением, а это противоречило закону Галилея о том, что в данном месте все тела падают с одинаковым ускорением. «Этот закон, — говорил Эйнштейн, — который можно сформулировать так же, как закон эквивалентности тяжелой и инертной масс, теперь предстал передо мной во всей своей значительности. Его существование поразило меня, и я почувствовал, что именно здесь должен быть спрятан ключ к более глубокому пониманию инерции и гравитации». Гениальная догадка Эйнштейна состояла в том, что ему показалось подозрительным то объяснение, которое давалось в теории Ньютона закону Галилея. Ньютон использовал понятие массы в двух смыслах: во-первых, как меру инерции тела, степень его сопротивления придающей ему ускорение силе и, во-вторых, как меру действия на тело притяжения. Если удвоить массу тела, то Земля будет притягивать его вдвое сильнее. Это верно. Но поскольку и инерционное сопротивление ускорению также возрастет вдвое, ускорение останется прежним. Следовательно, Ньютон при объяснении закона Галилея подразумевал, что тяжелая и инертная массы равны. Но это вступает в противоречие с отведенными им в теории Ньютона существенно разными ролями, и Эйнштейн неожиданно осознал, что это равенство было сочтено просто случайным совпадением чисел. Принцип эквивалентности делал закон Галилея краеугольным камнем общей теории относительности. Эйнштейн трактовал этот закон скорее как фундаментальный, а не как результат случайного совпадения. При этом Эйнштейн исходил из примата простоты законов природы.

Теперь мы можем перейти к заключениям, которые Эйнштейн вывел из принципа эквивалентности в 1907 и 1911 гг. Для большей простоты изложения слегка изменим хронологический порядок; для большей наглядности по-прежнему будем говорить о «Земле», в то время как Эйнштейн выражался несколько осторожнее; и, наконец, для большего удобства назовем нашу движущуюся с ускорением лабораторию Асlab [19] Aclab от слов accelerated — «ускоренная» и laboratory — «лаборатория». — Прим, перев. , а лабораторию, работающую на Земле в условиях гравитации, — Gгаvlab [20] Gravlab от слов gravitational — «гравитационная» и laboratory — «лаборатория». — Прим, перев. .