Сам Эйнштейн много размышлял над тем, какую долю бескрайней Вселенной способен представить себе человеческий ум. Как мы уже знаем, в 1914 году ученый написал своему другу Генриху Зангеру: «Природа показывает нам лишь кончик львиного хвоста. Но у меня нет никаких сомнений, что он принадлежит льву, хотя из-за своих колоссальных размеров зверь не может непосредственно явить себя наблюдателю». Истину, которую таит в себе природа, узреть нелегко. Но, быть может, настанет день, когда новый Эйнштейн (на сей раз избежав ненужной спеси и высокомерия) покажет нам, что это за зверь.
Благодарности
Работая над первым черновиком этой книги, я чувствовал, будто пишу под диктовку муз. Но мои друзья, народ циничный, заявили, что если этот текст действительно нашептывали музы, то даже странно, почему они сочли возможным включить в него столько неуклюжих фраз и занудных повторяющихся повторов. Все это следовало как-то поправить, и с несколько пугающим рвением этим занялись Шанда Балес, Ричард Коэн, Ричард Пеллетье, Габриэль Уокер, Патрик Уолш, Эндрю Райт и Тим Харфорд.
Пока они терзали аккуратно усовершенствовали рукопись, Майкл Хиршл подготовил уместные и остроумные иллюстрации для основного текста, а Марк Ноуд проделал то же самое для онлайнового приложения. А когда здоровенный кусок отредактированного текста исчез куда-то в мировой эфир, Кэрри Плитт сумела волшебным образом воссоздать утраченное. Когда мировой эфир снова заявил свои права, мне помог Юрий из того лондонского салона Apple, что расположен на Риджент-стрит. Артур Миллер и Джеймс Скаргилл уберегли меня от некоторых ошибок (хотя ни тот, ни другой не несут ответственности за те ошибки, который я потом внес в текст). В Нью-Йорке Александр Литтлфилд прочел рукопись целиком и по мере неуклонного приближения срока сдачи текста внес в него огромное количество улучшений – со вдохновляющим спокойствием. После этого к работе подключилась вся его команда, и я с радостью принял помощь этих замечательных людей. Это Наоми Гиббс, Лори Глейзер, Марта Кеннеди, Стефани Ким, Айеша Мирза, Бер Барли Фуллер и – в далеком Нью-Йорке – Барбара Джаткола, державшая корректуру всей этой штуки. Между тем в Лондоне Тим Уайтинг оказывал мне неоценимую поддержку и давал неоценимые советы. Кроме того, спасибо вам, Линда Силвермен, Джек Смит, Поппи Стимпсон и Йен Хант.
Целое поколение оксфордских студентов помогло мне в размышлениях над этим проектом, самоотверженно высиживая мои лекции под общим названием «Интеллектуальный инструментарий», где я впервые обкатывал некоторые из представленных здесь идей. А в 1970-е годы я имел честь учиться у самого Чандрасекара, который лично работал со многими главными героями этой истории. (Именно он – тот молодой гость, который сидит у камина вместе с Резерфордом и Эддингтоном в начале второй интерлюдии.) С большой теплотой вспоминаю, как в конце 1970-х я провел несколько замечательных дневных часов с Луи де Бройлем в Париже, расспрашивая его о прошлом. Он отлично помнил те дни, когда квантовая механика только еще зарождалась.
Но ничто из перечисленного не привело бы к появлению этой книги, если бы не следующий примечательный факт: после многих лет, проведенных в качестве отца-одиночки, я все-таки встретил Клэр. Прождав невыносимо долгие восемь дней после нашего знакомства, я сделал ей предложение. Она поднесла палец к моим губам и прошептала: «Ну конечно». Я понятия не имел, что жизнь способна преподносить такие вот дары.
До этого я не дерзал приступить к такой книге, но этот эпизод придал мне уверенности, и я все-таки взялся за дело. После того, как я начал писать, Марк Хёрст очень понятно растолковал мне, как фокусировать сюжет, а Флойд Вудроу, самый вдохновляющий из людей, показал, как не растерять эту фокусировку.
Борясь с новыми и новыми главами, я каждую неделю, а иногда и каждый день присылал сообщения о новых победах своим детям, Сэму и Софи: какое-то время я проделывал это каждый час (простите меня, ребята). Меня очень воодушевляла их убежденность в том, что эту историю обязательно надо рассказать.
Я посвятил книгу Сэму, потому что когда он был маленьким, и всякие важные вещи (подарки на день рождения или новые компьютерные игры) иной раз, казалось, существуют в слишком далеком будущем, так что никакой смертный не в силах их дождаться, я объяснял ему: если мы залезем в эйнштейновскую ракету, то сумеем добраться до этих отдаленных дат всего за несколько минут нашего времени. Мне нравилось, что он безоговорочно мне верил. Если человечеству и удастся создать такие устройства для того, чтобы мчаться сквозь время, то это сделает его поколение, а не мое. И если его поколение избежит спеси и высокомерия, которые погубили Эйнштейна, я буду очень рад.
ПриложениеПутеводитель по теории относительности для дилетантов
Эту книгу вполне можно читать без всякого приложения: оно просто чуть подробнее разъясняет, как работает относительность. Если вы его пропустите, ваше впечатление от книги не изменится. А если вы особенно жадны до чтения, зайдите на davidbodanis.com, там есть текст в 22 тысячи слов, который еще глубже погрузит вас в теорию относительности.
Идею о том, что искривляется не только пространство, но и время, впервые как следует развил один из профессоров Эйнштейна – Герман Минковский. В 1908 году на лекции в немецком Кёльне, говоря об эйнштейновских работах 1905 года, он заметил: «Эйнштейн представляет ее [свою специальную теорию относительности] очень неуклюже, если взглянуть на его работу глазами математика. Я могу сказать это с полным правом, ибо свое математическое образование он получил у меня в Цюрихе».
Развивая идею Эйнштейна, Минковский уподобил пространство горизонтальной плоскости, а время изобразил как перпендикулярную этой плоскости вертикальную ось, торчащую из нее. Представьте себе большой стол, в центре которого стоит длинный тонкий подсвечник. Все привыкли считать время и пространство совершенно отдельными друг от друга царствами, но Минковский хотел изменить это представление: «Объекты нашего восприятия неизменно включают в себя комбинацию места и времени. Никто никогда не замечал никакого места вне времени – и никакого времени вне места».
По мнению Минковского, лучше говорить о том или ином местоположении и соответствующем времени не по отдельности, а как о едином целом – о «событии». Чтобы описать «пространство – время» – такую вот смесь, куда вписываются все из возможных событий, – потребуется просто составить большой список, где каждая строчка будет содержать по четыре числа.
Звучит как-то абстрактно? Но ведь мы постоянно проделываем именно это. Представьте, что ваш прадедушка одним свежим вечером 1933 года гуляет по Нью-Йорку и вдруг замечает на вершине Эмпайр-стейт-билдинга, на высоте почти 430 метров, какое-то гигантское волосатое животное. Он хочет оповестить об этом прессу. Отыскав телефон и позвонив в New York Herald Tribune, он может, запинаясь, пробормотать: «Там… там… на верхушке Эмпайра… господи помилуй, я эту тварь отсюда вижу!» Но если и он, и взявший трубку репортер понимают символьную стенографию Минковского, ваш предок мог бы куда более лаконично сообщить: «Пятая авеню, Тридцать третья улица, четыреста тридцать метров, двадцать часов тридцать минут!»[11] А если они оба понимают, что такое координатная сетка Минковского, то очевидец может сделать еще более краткое сообщение: «5, 33, 430, 20:30»! Фоторепортеры газеты будут точно знать, куда нужно прибыть: угол Пятой авеню и Тридцать третьей улицы, вверх, на шпиль небоскреба (возвышающийся над землей на 430 метров), где – по крайней мере, в 20:30 – находился самый крупный из обитателей города.
Но допустим, что Кинг-Конг не любит рекламу и поэтому, прихватив с собой актрису-блондинку, напрямик отправляется через центр Манхэттена прямо на сияющую вершину Крайслер-билдинга, который расположен неподалеку и который кажется ему более надежным убежищем. Если ваш прадед по-прежнему наблюдает за гигантской обезьяной и если у него есть поблизости телефон, он может сообщать журналисту Tribune об изменении координат объекта, начинающего соскальзывать с вершины Эмпайр-стейт-билдинга. Через пять секунд после начала такого движения очевидец сообщит, допустим: «5, 35, 420, 20:30:05», еще через пять секунд – «5, 36, 400, 20:30:10» – и так далее, пока парочка не окажется на вершине чуть менее высокого небоскреба – Крайслер-билдинга, расположенного на Сорок второй улице.
Именно это и имел в виду Минковский, когда утверждал, что каждое отдельное событие (каждую отдельную точку в пространстве и времени) можно идентифицировать при помощи группы из четырех чисел. Можно представить себе гигантский том, куда занесены все-все события во Вселенной – как прошлого, так и будущего. В своей лекции 1908 года Минковский шутливо заметил, что такое занятие было бы нелепо: «При помощи сего доблестного кусочка мела я мог бы спроецировать на эту доску четыре оси, держащие наш мир». Согласно представлениям многих религий, их Бог способен сделать именно что-то в этом роде. Впрочем, Минковский не побоялся обвинений в кощунстве и прямо объявил, каким образом нетрудно достичь такого всеведения.
Но тут возникает серьезный вопрос. Должно ли происходящее с первыми тремя числами (описывающими расположение события в пространстве) быть увязано с четвертым числом (описывающим расположение события во времени)? Если да, то пространство не является чем-то отдельным от времени, и для полного описания происходящего мы всякий раз должны учитывать и пространство, и время.
Чтобы ответить на этот вопрос, Минковский стал выяснять, как определить расстояние между двумя событиями. Для вашего прадеда расстояние между исходным событием (Кинг-Конг на верхушке Эмпайр-стейт-билдинга) и вторым событием (Кинг-Конг на верхушке Крайслер-билдинга, небоскреба, который примерно на 120 метров ниже) можно выразить как-нибудь так: «Три авеню,