Давид Ласерна - Эйнштейн. Теория относительности. Пространство – это вопрос времени.

В сентябре 1905 года, три месяца спустя после отправки статьи «К электродинамике движущихся тел» в журнал «Анналы физики», Эйнштейн написал работу для приложения к тому же журналу. Новая статья отвечала на вопрос, вынесенный в заглавие: «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?» Вопрос был риторическим, а ответ принял форму уравнения Е = mc² .

Эйнштейн вывел это уравнение исходя из весьма специфической ситуации: наличия тела, испускающего электромагнитное излучение, и двух систем отсчета. В первой тело находилось в состоянии покоя, а вторая двигалась относительно него с постоянной скоростью. Он определил, что энергетические потери при излучении сопровождались также потерей массы m = Е/с². Свои выводы ученый возвел в ранг универсального принципа.

Если тело отдает энергию L в виде излучения, то его масса уменьшается на L/V². Очевидно, что масса, взятая у тела, прямо переходит в энергию излучения, так что мы приходим к более общему выводу. Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии; если энергия изменяется на величину L, то масса меняется соответственно на величину L/(9 • 10 20), причем здесь энергия измеряется в эргах, а масса – в граммах. Не исключена возможность того, что теорию удастся проверить для веществ, энергия которых меняется в большей степени (например, для солей радия). Если теория соответствует фактам, то излучение переносит инерцию между излучающими и поглощающими телами.

Эта формула впечатляет, но описываемые ею явления могут остаться для нас незамеченными. К примеру, излучая свет, лампочка в 11 Вт теряет каждую секунду 0,00000000000000012 кг.

Коэффициент зависимости между массой и энергией кажется сильно преувеличенным: с² . Если говорить об общем потреблении энергии в развитой стране с 40 миллионами жителей – примерно 140 миллионов тонн в нефтяном эквиваленте (ТНЭ, или toe – tonnes of oil equivalent), получится:

И если Е = mc². то:

Иначе говоря, если перевести нашу массу в энергию, ее будет достаточно, чтобы обеспечить целую страну на год.

После выхода в свет в 1905 году пяти знаменитых статей приключения Эйнштейна, достойные пера Диккенса, подошли к концу, и начался его триумф. Хотя успех пришел не сразу. Вначале работы ученого не находили ни малейшего отклика – словно были напечатаны невидимой краской, и это приводило Эйнштейна в отчаяние. Он ожидал «резкое сопротивление и самую суровую критику», однако напрасно искал ее в вышедших позднее номерах «Анналов». Наконец, в 1906 году из Берлина пришло письмо от Макса Планка, крупнейшего немецкого физика, в котором тот высказывал свои соображения и задавал вопросы по поводу работ Эйнштейна о теории относительности. После этого судьба Эйнштейна навсегда изменилась.

Однажды Эйнштейн написал своему сыну Эдуарду: «Жить – это как ездить на велосипеде. Если не хочешь упасть, надо двигаться». Нечто похожее происходит и с материей. Когда тело испускает излучение, оно становится легче. И наоборот, поглощая излучение – тяжелеет. Кинетическая энергия, связанная с движением, также производит собственную массу. Свет, например, обладает массой лишь в движении и невесом в покое. Наше тело состоит из молекул, а молекулы – из атомов. Внутри атома масса сосредотачивается прежде всего в ядре, где находятся сформированные из кварков нейтроны и протоны. Названия удерживающей их вместе силы (сильное взаимодействие) и ответственной за это соединение частицы (глюон, от английского glue – «клей») говорят сами за себя: разделить нейтроны и протоны крайне сложно. Сильное взаимодействие – это самая могущественная сила в природе, которую нельзя представлять как ньютоновское мгновенное притяжение. Это постоянный взаимный обмен глюонами, которые беспрерывно рождаются и умирают, перенося с собой силу. Все это движение маленьких посыльных силы, появляющихся и исчезающих, превращается в массу. Мы можем утверждать, что более 90% нашей массы – не что иное, как движение составляющих нас частиц.

Однако, как этого требуют законы жанра, за свою победу герой должен был заплатить огромную цену. В глазах научного сообщества Эйнштейн стал самым знаменитым ученым эпохи, достойным наследником Ньютона и Галилея, хотя отец всегда считал его просто талантливым юношей, который, вступив в неравный брак, обрек себя на невзрачное будущее.