Дэвид Боданис: Самая большая ошибка Эйнштейна

В 1879-м, в год рождения Эйнштейна, в европейской науке доминировали две великие идеи, и обе они сыграли немалую роль при создании величайшей из его работ, обеспечив ей должный контекст и фон. Первая идея – признание того, что силы, движущие великими промышленными цивилизациями (сжигание угля в топках громадных паровозов; взрывы пороховых зарядов в пушках боевых кораблей, удерживающих в подчинении колонизированные народы; даже слабенькие электрические импульсы в подводных кабелях, разносящих телеграфические послания по всему миру) представляют собой различные проявления фундаментальной сущности под названием Энергия. И это стало одной из основополагающих научных идей Викторианской эпохи.

Ученые конца XIX века знали, что энергия ведет себя согласно неким неизменным принципам. Шахтеры добывали уголь, вырубая его из земли. Инженеры научились под давлением закачивать газы, которые получали при спекании этого угля, в особые трубки, применяемые в уличных фонарях тогдашнего Лондона. Но при несчастном случае энергия взрыва светильного газа (энергия разлетающихся осколков стекла, плюс акустическая энергия воздушной волны, плюс энергия всех металлических кусков фонаря, залетевших на близлежащие крыши) будет в точности равняться энергии, присущей самому газу. А если потом один из этих кусков свалится вниз, на мостовую, то звук и энергия его падения плюс возникшие при этом порывы ветра будут в точности равняться энергии, которая подняла этот кусок в воздух.

Смириться с мыслью, что энергию нельзя создать или уничтожить, а можно только преобразовать, нетрудно. Но из этого постулата следуют самые неожиданные выводы. К примеру, один из выездных лакеев королевы Виктории открывает дверцу ее кареты, когда монарх прибывает в Букингемский дворец. Энергия, содержащаяся в плече слуги, начинает покидать это плечо… и при этом точно такое же количество энергии проявляется в движении изукрашенной дверцы экипажа и даже в вызванном трением (и весьма незначительном) повышении температуры петли этой дверцы. Когда же правительница сходит на землю, кинетическая энергия, которую заключало в себе августейшее тело, передается земле под ее ногами, в результате чего ее величество в конце концов встает возле кареты неподвижно, а вот наша планета успевает чуть-чуть дрогнуть на своей околосолнечной орбите.

Все виды энергии связаны между собой, и все виды энергии очень тонко сбалансированы. Сию простую истину назвали законом сохранения энергии. К середине XIX века этот закон получил весьма широкое признание. Когда Чарльз Дарвин продемонстрировал, что традиционный Бог вовсе не обязателен для создания живых видов на нашей планете, доверие к религии серьезно пошатнулось, и тогда представление о неизменности совокупной энергии стало своего рода утешительной альтернативой. Столь волшебная сбалансированность энергии казалась свидетельством того, что некая Божественная десница все же некогда коснулась нашего мира – и, более того, по-прежнему действует среди нас.

К тому времени когда сохранение энергии удалось осознать и понять, ученые Европы успели обзавестись еще одной великой идеей, доминировавшей в физике XIX века, – идеей о том, что материя тоже никогда не исчезает полностью. Например, во время Великого лондонского пожара 1666 года крупнейший в то время город Европы подвергся натиску огненной стихии: вначале вспыхнули смола и дерево в одной пекарне, затем языки пламени с ревом стали перескакивать с одной крыши на другую, выбрасывая гигантские клубы едкого дыма и обращая жилища, лавки, конторы, конюшни и даже чумных крыс в горячий пепел.

В XVII веке это воспринимали просто как всепоглощающий хаос. Но к 1800 году (за век до Эйнштейна) ученые осознали: если бы кто-нибудь сумел с абсолютной точностью взвесить все, что находилось в Лондоне до начала пожара (все деревянные половицы во всех строениях, все кирпичи, всю мебель, все пивные бочонки и даже всех шныряющих повсюду крыс), а затем, предприняв еще более невероятные усилия, определил бы массу всего дыма, пепла, золы, кирпичной крошки и т. п., порожденных пожаром, оказалось бы, что эти две массы совершенно одинаковы.

Этот принцип назвали законом сохранения вещества, и с конца XVIII столетия он становился все очевиднее. В разное время для его формулировки использовались разные термины, но суть закона от этого не менялась. Сожгите дрова в камине, и у вас получится зола и дым. Но если вы сумеете накинуть огромный непроницаемый мешок поверх каминной трубы и всех щелястых окон, а затем определить массу всего уловленного таким способом дыма и всей золы, а затем еще и учесть, сколько кислорода поглощалось из воздуха в процессе горения, – тогда вы обнаружите, что общая масса всего этого, опять-таки, в точности равна массе сгоревших дров. Материя способна менять форму, превращаясь из дерева в золу, но в нашей Вселенной она никогда не исчезает.