Итак, вместе со специальной теорией относительности возникает и входит в физику понятие четырехмерного пространства — времени. Но трехмерное пространство по-прежнему описывается геометрией Евклида. Правда, в том же 1909 году был обнаружен очень занятный факт. Выяснилось, что закон сложения скоростей в специальной теории относительности в точности совпадает с законом сложения векторов в пространстве Лобачевского.
То есть формальное пространство релятивистских скоростей есть пространство Лобачевского. Но это было как будто чисто формальное совпадение. Ни тогда, ни сейчас в этой аналогии не был вскрыт глубокий физический смысл.
Дальше же были еще более сенсационные и неожиданные события.
Физика и геометрия (после 1916 года). Планка винить и не следует. Потому что, если нужен пример наиболее неожиданного открытия в истории науки, то это общая теория относительности.
Триста лет основы теории гравитации пребывали в состоянии абсолютного покоя. Ньютон дал закон. И это было все. По существу, в фундаменте всех расчетов движения небесных тел — всех бесчисленных томов тонких, изящных и великолепных исследований по небесной механике была одна формула:
F = γ(m1m2)/r2.
То есть сила притяжения двух любых тел во вселенной пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
А γ — размерная постоянная величина, равная 6,66 · 10–8 дин см2 г–2.
Я с великим трудом удерживаюсь от соблазна более основательно порассуждать о законе всемирного тяготения. Это очень приятно. Но пусть восторжествует сдержанность.
Необходимо заметить только, что нет более нелепого занятия, чем воспевать «простоту» идей Ньютона.
Простота — лишь в аналитической форме закона. Но эта «наивная» формула суммирует несколько совершенно неочевидных тонких и — более того — на первый взгляд странных физических предположений. Поэтому нужен был Ньютон, чтобы она появилась. И прошло более ста лет, прежде чем закон тяготения был принят безоговорочно. Причем протестовали не какие-нибудь невежи и темные обскуранты, но крупнейшие и талантливейшие ученые того времени. Так что слова о «простоте» можно лишь с некоторым основанием отнести к великолепной гармоничности природы. К красоте и изяществу основных ее законов.
Ньютон сказал, как действует тяготение.
Почему оно проявляет себя именно так — не было сказано ни слова.
К началу XX столетия внутренне с этим почти примирились. Точно так же, глядя на отполированную годами лакированную мебель, трудно представить, что в сердцевине скрыта грубая, неотделанная древесина.
Впрочем, попытки дать какой-либо механизм закона тяготения бывали, но все они неизменно и быстро заканчивались полной неудачей.
К тому же у физиков в периоды расцвета науки всегда хватало конкретных первоочередных задач, а в периоды упадка и затишья не хватало энтузиазма и моральной энергии, чтобы рисковать исследовать столь кардинальную и почти заведомо безнадежную проблему.
И если для начала нужен был Ньютон, то для продолжения был необходим интеллект, возможно, большего масштаба.
Короче, следует, вероятно, согласиться с самим Эйнштейном, что без него теория тяготения не была бы создана, быть может, до наших дней.
В науке (как, впрочем, и в искусстве) роль гениального человека, пожалуй, больше, чем в других областях. Один человек может сделать больше, чем сотни мощных исследовательских коллективов. Решает не количество, а качество.
Итак, с 1905 по 1916 год Эйнштейн исследовал проблему тяготения. В 1916 году работа была окончательно оформлена. Он занимался еще в эти годы многими другими вещами и как-то мимоходом получил фундаментальнейшие результаты в теории твердых тел. Но на первом месте для него все это время была общая теория относительности. Да и дальше, до самой смерти, она оставалась задачей его жизни.
Конечно, прежде чем что-то говорить о самой теории относительности, мы, следуя уже выработанной традиции, начнем с общих рассуждений и заодно вспомним несколько анекдотов. Когда речь идет об Эйнштейне и его работах, это почти необходимо, потому что… Впрочем, не будем забегать вперед.
Если позволено, я начну со статьи одного змеелова в журнале «Охота», которая бог весть как попала мне на глаза.
Как, вероятно, сделал бы всякий, я с живейшим интересом начал читать, хотя вряд ли пошел бы дальше заглавия, иди речь об отлове сусликов. Автор, на счету которого около 1500 змей, сообщал, в частности, в самом начале, что ни разу змея не нападала первой и атакующей стороной всегда был он.
Это было поразительно, и я прочитал все. Это была культурная, серьезная и профессионально хорошая статья. Змеелов анализировал различные специальные проблемы, подчеркивал всячески значение добычи змеиного яда для хозяйства нашей страны, резко критиковал положение в настоящее время, и, что особенно интересно, чувствовалось, что относится он ко всем разновидностям ядовитых зверей как к очень полезным и едва ли не симпатичным божьим созданиям.
Проблема повышения удоя, что ли, яда у среднеазиатской кобры или какого-нибудь Палласова щитомордика обсуждалась так же, как если бы речь шла о холмогорских коровах. По аналогии приходится вспомнить блестящую характеристику замечательного индусского математика, специалиста в области теории чисел, — «каждое положительное число было его личным другом». Надеюсь, параллель не будет распространена на целые числа и пресмыкающихся.
Начиналась же статья утверждением, что сенсационные заметки, непрерывно появляющиеся в печати, приносят значительно больше вреда, чем пользы. Он приводил несколько анекдотических ошибок журналистов. Он был совершенно справедливо, насколько я понял, обижен за свое дело. И он очень хотел, чтобы вместо «романтических ужасов» люди получили реальное представление о довольно сложной, утомительной и, вероятно, порой скучной профессии змеелова.
Я вспомнил эту историю не только, чтобы развлечь читателей.
На самом себе я убедился тогда, насколько искаженные и нереальные представления иногда создаем мы обо всем, с чем не соприкасаемся непосредственно.
И к сожалению, очень часто специфика профессии ученого (особенно физика) воспринимается совершенно адекватно работе змеелова.
Хотя надо сказать, что несколько опасливый, но благожелательный в общем интерес к науке продиктован, как правило, хорошими чувствами.
И более всех от сенсаций претерпели теория относительности и, конечно, сам Эйнштейн.
Его счастье, что он мог относиться к непрестанной шумихе вокруг своего имени — шумихе, которая не оставляла его с 1919 года, — со спокойной и безразличной иронией. И можно лишь возносить благодарственные молитвы, что вся эта реклама практически никак не повлияла на его характер.
Но вокруг теории относительности, как общей, так и специальной, было нагромождено столько нелепостей, что становится даже несколько неловко.
Впрочем, в одном виноваты и физики.
Много лет, даже в профессиональных кругах, считалось да, пожалуй, считается и сейчас, что идеи теории относительности очень сложны.
Особенно если речь идет об общей теории.
Это было совершенно естественно в первые годы после появления работ Эйнштейна. Иначе не бывает. На протяжении этой книги можно было, я надеюсь, увидеть, с каким исключительным, невероятным напряжением воспринимали поначалу совершенно элементарную, если судить непредвзято, идею Лобачевского.
Но прошло уже сорок лет со времени создания общей и шестьдесят с появления специальной теории относительности. Давно уже пора поставить все на свои места и признать, что основы механики Ньютона, во всяком случае, более туманны, а возможно, и более сложны, чем основы теории относительности.
Кстати, из самых общих соображений ясно, что иного положения вообще не могло быть. И тут и там речь идет об одном и том же — об основополагающих идеях относительно пространства и времени.
А чем дальше мы проникаем в суть, тем яснее, проще и стройней наши представления.
При создании общей теории Эйнштейн шел, как он сам говорил, от одного «детского» и «наивного» вопроса, который занимал его начиная со школьных лет:
«Что происходит в падающем лифте?»
После этого понадобилось одиннадцать лет напряженной работы, несколько десятков ошибочных вариантов, обещавших вначале успех, несколько первых нащупывающих ответ работ и к 1916 году — решение.
Но тогда не было получено полностью исчерпывающего, завершающего проблему результата, как, скажем, закон Ньютона. Работа далеко не была завершена. Но основы действительно были созданы.
Примерно так обстояло дело.
А вот как выглядит внешняя сторона в представлении двух людей, которых невозможно заподозрить ни в малейшем желании исказить правду.
Цитирую воспоминания Чаплина:
«Вечером за столом миссис Эйнштейн рассказала мне о том памятном утре, когда родилась идея теории относительности.
«Профессор, как обычно, спустился к завтраку в халате, но почти не прикоснулся к еде. Я подумала, что он плохо себя чувствует, и спросила, в чем дело.
«Дорогая моя, — сказал он, — у меня явилась замечательная мысль». Выпив кофе, он сел за рояль и начал играть. Время от времени он прекращал игру, делал несколько заметок на бумаге и снова повторял: «Это замечательная, великолепная мысль!»
«Ради бога, скажи, в чем дело», — взмолилась я.
«Это очень сложно, — ответил он, — мне необходимо все продумать». Профессор еще с полчаса продолжал играть и делать заметки, — рассказывала миссис Эйнштейн, — затем поднялся к себе, попросив, чтобы его не беспокоили, и две недели не покидал кабинета. Я даже еду посылала ему наверх. Только по вечерам он ненадолго выходил погулять и снова возвращался к работе. Наконец, очень побледневший за эти дни, он спустился в гостиную. «Вот», — сказал он мне устало, кладя на стол два исписанных листка. Это была его теория относительности».