…Масса всегда почиталась неизменным достоянием всякого тела, пока оно сохраняет свою цельность. А теперь вдруг обнаружилось, что масса относительна: в покое — одна, в движении — другая. Ее величина возрастет с увеличением скорости тела.
Отчего же никто в течение веков не замечал ничего подобного?
Ответ в математическом законе этого возрастания массы: оно ничтожно, пока скорость движения мала по сравнению со скоростью света, и потому совершенно неощутимо в нашем мире медленных и тяжелых вещей. В земном обиходе представляется колоссальной даже скорость звука — 340 метров в секунду. Но эта скорость почти в миллион раз меньше световой: свет пролетает в секунду 300 000 километров. И по закону, установленному Эйнштейном, современный сверхзвуковой самолет тяжелеет в полете примерно на одну триллионную долю своего первоначального веса в покое — на аэродроме. Одна триллионная (10– 12) — если масса самолета, допустим, 10 тонн, то это — одна стотысячная грамма. Как ощутить и замерить такую малость? Естественно, что в прежние века, когда земные экипажи двигались совсем уж неторопливо, никакие наблюдения не могли подсказать исследователям мысль о возможной зависимости массы от скорости.
Что же подсказало ее Эйнштейну? Разумеется, тоже не прямые наблюдения. К ней привела неумолимая логика. А она опиралась на открывшиеся ему неклассические черты в устройстве времени и пространства. Ну а эти черты открылись не без участия тонкого и очень точного эксперимента.
В 1881 году — мальчику Эйнштейну из южнонемецкого города Ульма было тогда около двух лет — чикагский физик Альберт Майкельсон провел нашумевшие оптические измерения. Определялась скорость распространения света от земного источника в двух противоположных направлениях: в сторону движения самой Земли и в обратную сторону. Земля летит по своей орбите со скоростью 30 километров в секунду. Ожидалось, что в первом случае скорость света относительно Земли уменьшится на эту величину (300 000 — 30), а во втором — увеличится (300 000 + 30). Результаты обоих измерений совпали! Не имело значения, догонял ли источник испущенный им свет или удалялся от него. (Оговоримся, что на самом–то деле во втором измерении Майкельсона источник как бы оставался на месте: измерялась скорость светового луча в направлении, перпендикулярном полету Земли, и потому быстрота этого полета на световую скорость вообще влиять не могла. Ясно, что сути опыта это не меняло.) В общем, получалось, что от движения источника скорость света не зависит!
Это вопиюще противоречило классической механике.
Но легче было усомниться в добропорядочности опыта, чем во всесилии формул. Измерения повторялись со всевозрастающей точностью. Но успокоения не приносили. Напротив, все яснее делалось, что Майкельсон был прав. Двадцать с лишним лет, пока рос и без особого блеска двигался по дороге жизни мальчик из Ульма, умнейшие теоретики выдвигали сложные гипотезы, дабы выручить механику Ньютона из беды. Они не решались сделать только самого простого и самого трудного: признать, что эта механика, великая и совершенная, дошла до границ своей применимости. Очевидно, обнаружилась область движений, попросту ей не подвластная. И надо строить новую механику — такую, что ньютоновская окажется в ней только частью правды природы.
Эту новую механику предложила теория относительности.
Молва тотчас приписала ей ужасающую замудренность — недоступность трезвому разумению. Без стеснения ее называли абракадаброй. В просторечии — бессмыслицей.
Даже через тридцать лет Эйнштейн, уже стареющий, и жаловался, и предостерегал:
«Нельзя считать какое–либо положение бессмысленным только потому, что оно отличается от положения классической физики».
А еще позднее, когда ему было шестьдесят восемь, он в своей «Автобиографии» сказал по поводу одной идеи, что у него нет в ее защиту никаких аргументов, кроме «веры в простоту и понятность природы». Всю жизнь он оставался верен себе. То, что третировалось как абракадабра, — детище его ранней молодости — тоже родилось из этой философической веры в гармоническую простоту истинной картины мира. Она, эта вера, отвращала юношу Эйнштейна от хитроумных оправданий классической теории, когда та не умела справиться с трудностями физики. Искусственными допущениями можно было на время выпутаться из любых противоречий. «Но какое отношение имеет к этому природа?» — задавался он молчаливым вопросом.
Это не выдуманный здесь для удобства рассказа риторический вопрос. Почти дословно так сформулировал его сам Эйнштейн, объясняя читателям «Таймс» побудительные мотивы своих исканий.
Юношей он тоже пытался конструировать классические оправдания и для результатов Майкельсона, и для гипотезы Планка. Как это происходило, он в «Автобиографии» не рассказал, но замечательно, что и он вкусил от соблазнов, которые сам же внутренне осуждал. И вот оказывается: его победительная легкость 1905 года имела свою драматическую предысторию. Вполне обыкновенную, если только позволительно называть обыкновенными «страдания мыслей, лежащих на сердце», как выразился однажды Нильс Бор. Были месяцы, когда он, двадцатиоднолетний, размышляя на классический лад о непонятном постоянстве скорости света и о планковских квантах, тоже пережил смятение:
«…Все мои попытки приспособить основы физики к этим результатам потерпели полную неудачу. Это было так, точно из–под ног ушла земля и нигде не видно было твердой почвы, на которой можно было бы строить».
И наконец, в его признаниях точно повторились слова Планка — даже дважды:
«Постепенно я стал отчаиваться… Чем дольше и отчаяннее я старался, тем больше я приходил к заключению, что только открытие общего… принципа может привести нас к надежным результатам».
А все–таки… а все–таки его отчаяние было иного свойства, чем у Планка. Тот совершенно не был готов к расставанию с классическим идеалом описания природы, а он, Эйнштейн, был готов к этому совершенно. Пытаясь «докопаться до истинных законов» старыми путями, он, оказывается, уже втайне искал новый общий принцип механики. И что всего неожиданней — искал его уже долго: «Такой принцип я получил после десяти лет размышлений…»
После десяти? Но если в двадцать шесть он его нашел, то, стало быть, начал искать в шестнадцать? Да, именно так. Вопреки поверхностному впечатлению, оказывается, было откуда взяться сроку на долгую работу мысли. В этом–то настойчивом поиске нового общего принципа его вела подспудная вера в простоту и понятность природы.
Да, радостно наслаждаться своими теоретическими видениями за столом патентного бюро и на улицах Берна он стал не раньше, чем почуял твердую почву под ногами, — не раньше, чем искомый принцип ему открылся. И был он, этот принцип, действительно просто формулируем. Довольно четырех слов, чтобы высказать его без комментариев: время и пространство относительны.
Но без комментариев эти четыре слова не только просты, но и пусты.
Классический идеал описания природы покоился на убеждении, что время абсолютно и абсолютно пространство.
Это означало: во Вселенной висят видимые всеми Часы, идущие в едином ритме для всех наблюдателей. Для всех время одно!
То же с пространством: во Вселенной есть единый для всех масштабов расстояний — всегда и всюду равно обязательный эталон длины.
Такая неизменяемость — ни–от–чего–независимость! — хода часов, измеряющих время, и длины линеек, измеряющих пространство, представлялась бесспорной и даже необсуждаемой. Неискушенному сознанию и сегодня кажется, а разве может быть иначе?
…Уже многократно рассказана–перерассказана фантастическая притча об «Эйнштейновых близнецах»: один из них улетает с околосветовою скоростью в космический рейс и, пропутешествовав два года, возвращается домой, а на пороге его встречает брат–двойняшка, постаревший на двадцать лет. И оба не удивляются происшедшему, потому что еще при расставании заранее знали, что ход времени на ракете
